TACO——开创机器人视觉的新纪元

欧洲联合研究项目TACO（带物体检测的三维自适应相机）开发出一种全新的三维摄像系统，能帮助机器人实现更多的功能。

在具完整功能的原型上，关键的硬件组成部分是德国德累斯顿的弗劳恩霍夫研究所光子微系统（IPMS）提供的一种全新的MEMS扫描技术，此技术能够模拟人类视觉，在不增加数据量的情况下，以更高的分辨率扫描周围相关的物体。

只处理重要的视觉数据

机器人通常缺少像人类视觉那样的实时处理的空间信息和必要的人工三维视觉对焦能力。此外，如果储存的信息太多，也不能快速处理并做出反应。

弗劳恩霍夫IPMS的研究人员开发了一种极其精巧的扫描技术，称为LinScan，用于TOF（飞行时间）测距系统，其能以可变的扫描率扫描，从而获得自适应的分辨率的三维图像。

配置有LinScan的3D摄像系统使未来的机器人工作时可先粗略扫描出现在它们视野中的周边物体，并只在解析它们需要的物体时才使用更高的分辨率。

这样机器人只需处理相对较少的信息，使其可以更好地理解周围的环境，从而更好地对周围的日常物体和环境做出反应。

实现这一Foveation原理的前提是，机器人要知道其目标是什么，也就是能够在很短的时间内区分和解析其看到的是否是目标物体。除了硬件（眼睛）以外，其还需要相应的图像分析软件的算法（大脑）。

更重要的是，机器人还应该为三维视觉配置图像传感器和软件以保证获得其周围环境的空间信息，这样才可以实现对目标的精确导航。

这个由欧洲联合研究项目TACO负责的全新的自适应摄像系统，使用了由弗劳恩霍夫IPMS提供的5个同步操作的光学扫描仪。MEMS扫描仪阵列为飞行时间（TOF）测距系统提供了必要的接收光圈，应用在3D摄像系统上的TOF测距系统的光学扫描范围至少有40度X60度，扫描速率1MVoxel/s（百万体积像素/秒），在7.5m的测量距离下只有3mm误差。

准静态驱动的微扫描仪允许逐行图像成像，可变的刷新速率范围在1Hz到100Hz之间，因此能够通过减少扫描速率局部增加相关图像的垂直扫描点密度。

水平图像通过安装在万向节上的1.6kHz谐振微反射镜获取，微反射镜和2D准静态驱动相比，能够提供更大的接收光圈以及高达80度的更大的光学扫描角度，从而TOF测距系统可以获得更高的分辨率。

这个基于MEMS的视觉系统项目使机器人能够进入更多需要负责功能的市场，从而可以在清洁、建筑、维护、安全、保健护理、娱乐和个人辅助领域扮演重要的角色。