TOF相機國產、非國產統計參數對比分析

Kinect v2

Kinect v2是Microsoft在2014年發售的，如圖1-1所示。相比于Kinect v1在硬件和軟件上作出了很大的進化，且在深度測量的系統和非系統誤差方面表現出更好的性能。

Kinect v2中一共有三個攝像頭，從左至右分別為顏色攝像頭，紅外攝像機，紅外投影機

Kinect v2深度傳感器基于飛行時間TOF測量原理，閃光紅外光照亮場景，光線被障礙物反射，每個像素的飛行時間由紅外相機記錄。在內部，波調制和相位檢測用于估計到障礙物的距離（間接ToF）。
其物理尺寸為250mmL×70mmW×45mmH，深度范圍為0.5-4.5m，3D分辨率為512×424，RGB分辨率為1920×1080，幀率為30FPS，視場角為70°H, 60°V，使用USB3.0接口，可接入ROS驅動。

PMD CamCube 3.0

CamCube3.0擁有200x200像素，可同時獲取高分辨率距離和灰度信息。采用最新的高靈敏度和增強性能的PMD 41k-S2芯片，可在短積分時間和長距離下獲得更高精度的數據，采用SBI（背景光抑制）技術，產品可用于戶內和戶外環境。優化的光學鏡頭（F1,1），對于寬視場角應用場合下仍可提供優秀的3D性能。抗運動模糊處理允許測量到快速移動物體。ROI（感興趣的區域）設定功能可滿足特定應用下橫向分辨率。硬件同步觸發可輕易同CamCube3.0到其它系統。對于更高級的圖像處理需求，CamCube3.0可提供原始數據和算法去進一步處理這些數據。

擴展API(PMDSDK2)接口函數可在不同的調制頻率和積分時間下調節多達四種幀速率輸出，以便根據實際情況獲取不同的場景信息。由于采用模塊化的設計，硬件和軟件可輕易調整為不同的場合需求。比如，改變鏡頭或者改變主動照明以滿足特殊需求，由于固件可升級，CamCube3.0可輕易升級到后續版本。產品發貨時自帶顯示工具軟件CamVis3，API接口函數PMDSDK2和MATLAB接口PMDSDK，可輕易把想法變成現實。其技術參數如圖1-4所示。
Camcube3.0相比于Kinect v1來說具有更寬的工作距離，而且工作距離可調整（可通過更改光源的調制頻率來延長工作距離到幾十米），還通過更改光學鏡頭來調整視場大小，具有可靠的深度精度，每個像素對應一個3D數據。而Kinect，深度方向的分辨率不清晰，當目標模式不能被成功探測時，深度圖通常出現空洞，深度精度大約為3cm–4cm。
目標物體的分辨率方面：Kinect不能很好地分辨手指，而Camcube3.0可探知更細小的特征。PMD相機抗環境光干擾的能力更強，PMD相機可適用戶外環境，從體積上說，PMD的相機比Kinect更小巧，從成本上說，

Mesa Swiss Ranger 4000

MESA Imaging成立于2006年7月，旨在將3D飛行時間深度測繪相機商業化。除了屢獲殊榮的SwissRanger?技術外，MESA還能夠利用其豐富的經驗來開發定制的相機解決方案。
Swiss Ranger 4000實時提供高分辨率3D圖像數據。該器件依賴于能夠實時捕獲三維數據集（稱為深度圖）的圖像傳感器技術，并內置于單個緊湊的固態外殼中。
相機的核心是一種先進的傳感器技術，該技術采用飛行時間距離測量原理，其中來自相機內部照明源的紅外光被場景中的物體反射并傳播回相機，在那里其精確的到達時間由數萬個傳感器像素中的每一個獨立測量。提供兩種測量范圍型號，最遠可達 10 米。日期通過USB 2.0或以太網輸出到計算機進行可視化，解釋和處理。有各種型號可供選擇，以滿足用戶需求。

其物理尺寸為65×65×68mm，最大幀率為50FPS，RGB分辨率為176×144，視場角為43.6°×34.6°，可以通過USB或者以太網進行采集，現已停止生產。

Creative Senz3D/DepthSense 525

索尼DepthSenseTM飛行時間(ToF)傳感器集各項先進技術于一體，提供快速、可靠的實時3D成像。通過利用電流輔助光電子解調器(CAPD)和其高性能背照式像素結構，以及LUCID的專業化的相機設計，索尼可在LUCID的Helios 3D系列相機中達到最大飛行時間性能。
飛行時間（ToF）技術已在工業行業應用多年，但索尼IMX556 DepthSense ToF傳感器的發布將3D傳感的精度和準度帶到了行業的新水平。憑借其獨特的DepthSense像素結構，索尼的ToF傳感器能夠更可靠地3D 格式、更詳細、更快速的幀率重建被測物體。結合LUCID自身的相機研發技術力量，索尼的DepthSense傳感器將為我們帶來最大的工業應用潛力。DepthSense 525的RGB分別率為320×240，視場角為74°V×58°H，深度范圍為0.15-1m。

ifm

ifm O3D303可以用于距離、液位或體積的視覺評估，通過時間間隔測量得來的可靠距離測量，在一個單元中集照明、測量和評估為一體，每次測量輸出93,000個距離和灰度值，方便對應用進行詳細評估，通過直觀的參數設定軟件進行集成。
其圖像分辨率共有兩種，2×2固定模式為176×132，或352×264，深度范圍為0.3-8m，幀率25FPS，視場角為60°V×45°H，物理尺寸為120×95×76 mm，接口使用以太網接口，支持ROS、ROS2驅動。

ifm O3X100的3D分辨率為224×172，深度范圍0.05-3m，幀率最大為20FPS，支持自主配置，視場角60°V×45°H，物理尺寸為80mm×43.5mm×21mm，接口使用以太網接口，支持ROS、ROS2驅動。

Basler

Basler是全球領先的高品質工業相機和相機配件制造商，開發并制造面向工業、交通和醫療等市場應用的工業相機、工業鏡頭，以及其他工業視覺組件。
Basler blaze相機是一款工業3D相機，按照脈沖式Time-of-Flight原理工作。配備在940 nm近紅外范圍(NIR)內運作的激光二極管(VCSEL)，只需一次拍攝即可生成包含2D和3D數據的多部分圖像，包括范圍、強度和置信圖。
Basler blaze采用Sony最新DepthSense? IMX556PLR芯片技術，實現出色3D成像；使用ToF (Time-of-Flight)的方法，可進行精確到毫米級的光學測量；測量范圍大，例如可覆蓋兩個歐標托盤或一輛小型汽車；實時傳輸經過預處理的3D點云和2D強度圖像；能在自然光下工作，具備IP67級保護，在嚴苛條件下依然能獲得穩定的成像效果；不受光線和對比度的影響；借助精巧的設計和千兆網(GigE)接口，輕松實現系統集成；友好易用且獨立于平臺的編程界面，帶有示例程序；能在多相機系統中可靠運行，且互相不會產生干擾。

blaze-101相機物理尺寸為100mm×81mm×64mm，分辨率為640×480，使用GigE以太網接口，視場角為67°×51°，工作范圍為0-10m，精度為±5mm[0.5-5.5m]，幀率為30FPS。

Terabee

Terabee是飛行時間傳感TOF的領導者。傳感器模塊、嵌入式軟件和面向系統集成商的即用型解決方案使Terabee成為LiDAR、3D深度傳感、低分辨率熱成像和射頻定位系統的首選合作伙伴。Terabee現在的3D TOF相機一共有三種，分別是：TeraRanger Evo 64px、Terabee 3Dcam 80×60以及Terabee 3Dcam VGA。
Evo 64px專為室內使用而開發，可在15度視野范圍內輸出8×8高速距離讀數矩陣，最大范圍可達5米。全部采用小巧輕便的外形，僅重12克。免費的圖形用戶界面可用于在PC上進行快速測試，并且還編寫了ROS驅動程序，增加了即插即用的便利性。


Terabee 3Dcam 80×60具有80×60像素分辨率和74°×57°視場角。Terabee 3Dcam帶有基于OpenNI的SDK、C/C++示例、Python示例和ROS包，可通過Windows或Linux操作系統上的USB接口輕松設置和流式傳輸深度數據。


Terabee 3Dcam VGA工業級深度攝像頭的首選，堅固、安全、緊湊，具有VGA分辨率和最寬廣的視野。作為Terabee工業4.0產品的最新成員，3Dcam VGA結合了價格，性能和多功能性。該器件堅固耐用，IP65和IP67防護等級，是同類產品中體積最小、重量最輕、價格最實惠的工業級飛行時間3D攝像機。
3Dcam VGA 具有最寬的視場（90°×67.5°）、VGA分辨率（640×480像素），作為1類激光產品，3Dcam VGA是工業自動化和工業4.0解決方案的關鍵組件。它適用于物流，移動機器人，人機交互，液位監控，智能農業以及人員和運動檢測等應用。
其物理尺寸為100×103×32mm，RGB分辨率為640×480（VGA），可以輸出深度信息、點云等，深度范圍為0.35m-5m，最高可達30FPS，視場角為90°×67.5°，采用GigE以太網接口和RS485接口。

Phab2 Pro

Google和聯想合作于2016年11月推出的聯想Phab2 Pro，是全球首款支持Google Project Tango技術的手機，其深度相機采用TOF技術方案，由PMD公司和Infineon公司合作研發。

Phab2 Pro使用三攝像頭傳感器實現這項TOF技術。該子系統使用三星的1600萬像素分辨率CMOS圖像傳感器（CIS），Omnivision的VGA分辨率CIS，以及英飛凌和pmd合作的38000像素分辨率3D圖像傳感器，集成到一個具有近紅外垂直腔面發射激光器（VCSEL）的子系統中。
為了提供3D場景，三攝像頭的高分辨率攝像頭提供紋理，全局快門攝像頭提供運動跟蹤。最后，由于VCSEL發射器，ToF傳感器以高速率提供深度感知，這使手機能夠像人類一樣快速理解空間和運動。

奧比中光Femto

奧比中光是行業領先的3D視覺感知整體技術方案提供商，在技術縱向上對包括深度引擎芯片、感光芯片、專用光學系統等在內的核心底層技術以及SDK、行業應用算法等全鏈路技術進行全棧式自主研發，在技術橫向上對結構光、iToF、雙目、dToF、Lidar、工業三維測量進行全領域布局。
Femto是基于奧比中光iToF智能視覺平臺技術開發的高性能RGBD相機，適用距離為0.2m-5m，搭載有iToF高畫質Rx、Tx模塊，可輸出高完整度、高精確性的深度數據，支持USB3.0/Tpye-C接口，可實現3D追蹤、識別及重建等應用需求。其物理尺寸為99.4mmL×69mmW×25mmH，深度范圍為0.2-5m，精度為1%，深度分辨率@幀率為640×480@5/10/15/30FPS，使用接口為USB3.0。

總結

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