priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-9-731-740pribor-168Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGОценка влияния интенсивности использования ToFкамер на результат построения карты глубиныAssessing the influence of ToF-cameras use intensity on the result of a depth map constructingГуковС. Ю.GukovS. Yu.

Сергей Юрьевич Гуков - Институт информационных технологий и программирования, кафедра информационных систем и технологий; ст. преподаватель

Санкт-Петербург

Sergey Yu. Gukov - Institute of Computing Systems and Programming, Department of Information Systems and Technologies; Senior Lecturer

St. Petersburg 

sg_brui@mail.ruТюрликовА. М.TуurlikovA. M.

Андрей Михайлович Тюрликов - д-р техн. наук, профессор; Институт радиотехники и инфокоммуникационных технологий, кафедра инфокоммуникационных технологий и систем связи; заведующий кафедрой

Санкт-Петербург

Andrey M. Tуurlikov — Dr. Sci., Professor; Institute of Radio Engineering, Electronics and Communications, Department of Infocommunication Technologies and Communication Systems; Head of the Department

St. Petersburg 

turlikov@k36.orgСанкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроенияSt. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation202328112024669731740Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/168

Представлены результаты исследований по определению степени влияния интенсивности появления пользователей, одновременно использующих ToF-камеры, в области видимости на вероятность некорректного построения карты глубины. Процесс появления пользователей в области видимости описывается пространственным точечным пуассоновским распределенным процессом с интенсивностью . Приведены результаты моделирования с использованием камеры модели Intel RealSense D455. Проведены расчеты площади съемочной области, где ToF-камеры при мультикамерной съемке могут создавать взаимные помехи; также вычислена длительность сигнала и определена выдержка глубинной камеры. На основе полученных данных рассчитана вероятность некорректного построения карты глубины и построен график ее зависимости от интенсивности появления пользователей в области видимости. Приведены результаты эксперимента по определению зависимости количества помех от удаленности пересекающихся камер от объекта.  

Results of studies on influence of the intensity of the appearance of users simultaneously using ToFcameras in the field of view on the probability of incorrect construction of a depth map are presented. The process of users appearing in the field of view is described by a spatial point Poisson distributed process with a given intensity. Simulation results using the Intel RealSense D455 camera are presented. Calculations are performed of the shooting region area where ToF-cameras can create mutual interference during multi-camera shooting. The duration of the signal is also evaluated, and the shutter speed of the deep chamber is determined. Based on the data obtained, the probability of incorrectly constructing a depth map is estimated and a graph of its dependence on the intensity of the appearance of users in the visibility area was constructed. Results of an experiment to determine the dependence of the amount of interference on the distance of intersecting cameras from the object are presented. 

камера глубиныдлительность сигналапуассоновский точечный процесскарта глубиныобласть видимостиперекрытие сигналовмультикамерная съемкаToF-камераdepth camerasignal durationspatial Poisson point processdepth mapfield of viewsignal overlapmulti-camera shootingToF-cameraработа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 22-1900305 „Пространственно-временные стохастические модели беспроводных сетей с большим числом абонентов“.the work was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation, project No. 22-19-00305 “Space-time stochastic models of wireless networks with a large number of subscribers.”ReferencesGukov S. Y. Comparative analysis of ways to solve the interference problem tof-cameras // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems: Conf. Proc. St. Petersburg, 2021.Gukov S.Y. 2021 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, Proc. of the Сonference, St. Petersburg, Russia, 31 May–4 June 2021, рр. 201–205.Гуков С. Ю., Тюрликов А. М. Проблема формирования карты глубины с использованием задержки светового сигнала в условиях взаимных помех при мультикамерной съемке // Сб. докл. Междунар. науч. конф. „Обработка, передача и защита информации в компьютерных системах ‘21“. СПб: СПбГУАП, 2021.Gukov S.Yu., Tyurlikov A.M. Obrabotka, peredacha i zashchita informatsii v komp'yuternykh sistemakh (Processing, Transmission and Protection of Information in Computer Systems), 2021, vol. 21. (in Russ.)Wermke F., Wübbenhorst T., Meffert B. Optical Synchronization of Multiple Time-of-Flight Cameras Implementing TDMA // IEEE Sensors, Rotterdam, Netherlands. 2020, P. 1—4. DOI: 10.1109/SENSORS47125.2020.9278667.Wermke F., Wübbenhorst T., Meffert B. 2020 IEEE SENSORS, Rotterdam, Netherlands, 2020, pp. 1–4, DOI: 10.1109/SENSORS47125.2020.9278667.Wermke F., Wübbenhorst T., Meffert B. Interference Avoidance for Two Time-of-Flight Cameras Using Autonomous Optical Synchronization // 6th Intern. Conf. on Control, Automation and Robotics (ICCAR), Singapore, 2020. P. 586—595. DOI: 10.1109/ICCAR49639.2020.9107975.Wermke F., Wübbenhorst T., Meffert B. 6th International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR), Singapore, 2020, pp. 586–595, DOI: 10.1109/ICCAR49639.2020.9107975.Volak J., Koniar D., Jabloncik F., Hargas L., Janisova S. Interference artifacts suppression in systems with multiple depth cameras // 42nd Intern. Conf. on Telecommunications and Signal Processing (TSP). 2019.Volak J., Koniar D., Jabloncik F., Hargas L., Janisova S. 42nd International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP), 2019.Li L., Xiang S., Yang Y., Yu L. Multi-camera interference cancellation of time-of-flight (tof) cameras // IEEE Intern. Conf. on Image Processing (ICIP). 2015.Li L., Xiang S., Yang Y., Yu L. IEEE International Conference on Image Processing (ICIP), 2015.Wübbenhorst T., Wermke F., Meffert B. Synchronization of Multiple Time-of-Flight Cameras Using Photodiodes // IEEE Sensors, Rotterdam, Netherlands. 2020. P. 1—4. DOI: 10.1109/SENSORS47125.2020.9278774.Wübbenhorst T., Wermke F., Meffert B. IEEE Sensors, Rotterdam, Netherlands, 2020, pp. 1–4, DOI: 10.1109/SENSORS47125.2020.9278774.Wübbenhorst T. Frame-basierte optische synchronisation von time-of- flight (tof) sensoren: Master’s Thesis. Humboldt-Universität zu Berlin, 2019.Wübbenhorst T. Frame-basierte optische synchronisation von time-of-flight (tof) sensoren, Master’s thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2019.Wermke F., Meffert B. Interference Model of Two Time-Of-Flight Cameras // IEEE Sensors. 2019.Wermke F., Meffert B. Interference Model of Two Time-Of-Flight Cameras, 2019.Gukov S. Y., Afanasieva A. V., Turlikov A. M. Analysis of approaches to remote user interface transfer // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems: Conf. Proc. St. Petersburg, 2020.Gukov S.Y., Afanasieva A.V., Turlikov A.M. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, 2020.Предтеченский В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков. М.: Стройиздат, 1979. 375 с.Predtechensky V.M., Milinsky A.I. Proyektirovaniye zdaniy s uchetom organizatsii dvizheniya lyudskikh potokov (De- sign of Buildings Taking into Account the Organization of the Movement of Human Flows), Moscow, 1979, 375 р. (in Russ.)YuJie Fang, Xia Wang, ZhiBin Sun, Kai Zhang, BingHua Su. Study of the depth accuracy and entropy characteristics of a ToF camera with coupled noise // Optics and Lasers in Engineering. 2020. Vol. 128.YuJie Fang, Xia Wang, Zhi Bin Sun, Kai Zhang, Bing Hua Su. Optics and Lasers in Engineering, 2020, vol. 128.Yuzhi Song, Chunqing Lu, Fenzhi Wu, Zhongxiang Cao, Xiao Liang. A method for evaluating 3D-TOF camera ranging performance // Sixth Symposium on Novel Optoelectronic Detection Technology and Application: Proc. of SPIE. 2019.Yuzhi Song, Chunqing Lu, Fenzhi Wu, Zhongxiang Cao, Xiao Liang. Sixth Symposium on Novel Photoelectronic Detection Technology and Application, 2019.Conde M. H. A Material-Sensing Time-of-Flight Camera // IEEE Sensors Letters. 2020. Vol. 4, N 7. P. 1—4.Conde M.H. IEEE Sensors Letters, 2020, no. 7(4), pp. 1–4.Bogatyrev V. A., Bogatyrev S. V., Bogatyrev A. V. Model and interaction efficiency of computer nodes based on transfer reservation at multipath routing // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019). 2019. P. 8840647.Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019), 2019, рр. 8840647.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.