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Este artigo fornece detalhes sobre como o hardware do Azure Kinect integra a mais recente tecnologia de sensores da Microsoft em um único acessório conectado por USB.
Termos
Estes termos abreviados são utilizados ao longo deste artigo.
- NFOV (modo de profundidade de campo de visão estreito)
- WFOV (modo de profundidade de campo de visão amplo)
- FOV (Campo de visão)
- FPS (quadros por segundo)
- IMU (Unidade de Medida Inercial)
- FoI (Área de Interesse)
Dimensões e peso do produto
O dispositivo Kinect do Azure consiste nas seguintes dimensões de tamanho e peso.
- Dimensões: 103 x 39 x 126 mm
- Massa: 440 g
Um arquivo STEP para o dispositivo Kinect do Azure está disponível aqui.
Ambiente operacional
O Azure Kinect DK destina-se a programadores e empresas comerciais que operam sob as seguintes condições ambientais:
- Temperatura: 10-250C
- Humidade: 8-90% (sem condensação) Humidade relativa
Observação
A utilização fora das condições ambientais pode fazer com que o dispositivo falhe e/ou funcione incorretamente. Estas condições ambientais são aplicáveis para o ambiente imediatamente ao redor do dispositivo em todas as condições operacionais. Quando utilizado com um invólucro externo, recomenda-se o controlo ativo da temperatura e/ou outras soluções de arrefecimento para garantir que o dispositivo é mantido dentro destes intervalos. O design do dispositivo possui um canal de resfriamento entre a seção frontal e a manga traseira. Quando implementar o dispositivo, certifique-se de que este canal de arrefecimento não está obstruído.
Consulte as informações adicionais de segurança do produto.
Modos de operação suportados pela câmera de profundidade
O Azure Kinect DK integra uma câmara de profundidade de 1 Megapixel Time-of-Flight (ToF) concebida pela Microsoft utilizando o sensor de imagem apresentado no ISSCC 2018. A câmera de profundidade suporta os modos indicados abaixo:
| Modo | Resolução | FoI | FPS | Gama de funcionamento* | Tempo de exposição |
|---|---|---|---|---|---|
| NFOV não agrupado | 640x576 | 75°x65° | 0, 5, 15, 30 | 0.5 - 3.86 m | 12,8 ms |
| NFOV 2x2 agrupado (SW) | 320x288 | 75°x65° | 0, 5, 15, 30 | 0.5 - 5.46 m | 12,8 ms |
| WFOV 2x2 encadernado | 512 x 512 | 120°x120° | 0, 5, 15, 30 | 0.25 - 2.88 m | 12,8 ms |
| WFOV não agrupado | 1024 x 1024 | 120°x120° | 0, 5, 15 | 0.25 - 2.21 m | 20,3 ms |
| RI passivo | 1024 x 1024 | N/A | 0, 5, 15, 30 | N/A | 1,6 ms |
*15% a 95% refletividade a 850nm, 2,2 μW/cm2/nm, erro aleatório std. dev. ≤ 17 mm, erro típico sistemático < 11 mm + 0,1% de distância sem interferência de múltiplos caminhos. A profundidade pode ser fornecida fora da gama de funcionamento acima indicada. Depende da refletividade de um objeto.
Modos de operação suportados pela câmera colorida
O Azure Kinect DK inclui um sensor CMOS OV12A10 de 12MP com obturador rolante. Os modos de operação nativos estão listados abaixo:
| Resolução da câmara RGB (HxV) | Rácio de Aspeto | Opções de formato | Taxas de quadros (FPS) | FOV nominal (HxV) (pós-processado) |
|---|---|---|---|---|
| 3840x2160 | 16:9 | MJPEG | 0, 5, 15, 30 | 90°x59° |
| 2560x1440 | 16:9 | MJPEG | 0, 5, 15, 30 | 90°x59° |
| 1920x1080 | 16:9 | MJPEG | 0, 5, 15, 30 | 90°x59° |
| 1280x720 | 16:9 | MJPEG/YUY2/NV12 | 0, 5, 15, 30 | 90°x59° |
| 4096x3072 | 4:3 | MJPEG | 0, 5, 15 | 90°x74.3° |
| 2048x1536 | 4:3 | MJPEG | 0, 5, 15, 30 | 90°x74.3° |
A câmera RGB é compatível com a classe de vídeo USB e pode ser usada sem o SDK do sensor. O espaço de cor da câmera RGB: BT.601 gama completa [0..255]. A subamostragem de crominância do MJPEG é 4:2:2.
Observação
O SDK do sensor pode fornecer imagens coloridas no formato de pixel BGRA. Este não é um modo nativo suportado pelo dispositivo e causa carga adicional da CPU quando usado. A CPU host é usada para converter a partir de imagens MJPEG recebidas do dispositivo.
Valores de tempo de exposição da câmara RGB
Abaixo está o mapeamento para os valores aceitáveis de exposição manual da câmera RGB:
| exp | 2^EXP | 50Hz | 60Hz |
|---|---|---|---|
| -11 | 488 | 500 | 500 |
| -10 | 977 | 1250 | 1250 |
| -9 | 1953 | 2500 | 2500 |
| -8 | 3906 | 10 000 | 8330 |
| -7 | 7813 | 20 000 | 16670 |
| -6 | 15625 | 30000 | 33330 |
| 5- | 31250 | 40000 | 41670 |
| -4 | 62500 | 50000 | 50000 |
| -3 | 125000 | 60000 | 66670 |
| -2 | 250000 | 80 000 | 83330 |
| -1 | 500000 | 100000 | 100000 |
| 0 | 1000000 | 120000 | 116670 |
| 1 | 2000000 | 130000 | 133330 |
Temporização bruta do sensor de profundidade
| Modo de profundidade | RI Pulsos |
Pulso Largura |
Inativo Períodos |
Tempo ocioso | Exposição Tempo / Hora |
|---|---|---|---|---|---|
| Campo de Visão Estreito (NFOV) Não Binado NFOV 2xx Agrupado WFOV 2x2 Encadernado |
9 | 125 us | 8 | 1450 nós | 12,8 ms |
| WFOV Unbinned | 9 | 125 nós | 8 | 2390 EUA | 20,3 ms |
Campo de visão da câmara
A imagem seguinte mostra a profundidade e o campo de visão da câmara RGB, ou os ângulos que os sensores "veem". Este diagrama mostra a câmera RGB em um modo 4:3.
Esta imagem demonstra o campo de visão da câmara visto de frente a uma distância de 2000 mm.
Observação
Quando a profundidade está no modo NFOV, a câmera RGB tem melhor sobreposição de pixels em resoluções 4:3 do que 16:9.
Sensor de movimento (IMU)
A Unidade de Medida de Inércia (IMU) incorporada é um LSM6DSMUS e inclui um acelerómetro e um giroscópio. O acelerómetro e o giroscópio são amostrados simultaneamente a 1,6 kHz. As amostras são reportadas ao sistema anfitrião a uma frequência de 208 Hz.
Conjunto de microfones
O Azure Kinect DK incorpora uma matriz circular de sete microfones de alta qualidade que identifica como um dispositivo de classe 2.0 de áudio USB padrão. Todos os 7 canais podem ser acessados. As especificações de desempenho são:
- Sensibilidade: -22 dBFS (94 dB SPL, 1 kHz)
- Relação > sinal/ruído 65 dB
- Ponto de sobrecarga acústica: 116 dB
USB
O Azure Kinect DK é um dispositivo composto USB3 que expõe os seguintes pontos de extremidade de hardware ao sistema operacional:
A ID do fornecedor é 0x045E (Microsoft). A tabela de identificação do produto é mostrada abaixo:
| USB Interface | PNP IP | Observações |
|---|---|---|
| USB3.1 Gen2 Hub | 0x097A | O centro principal |
| USB2.0 Hub | 0x097B | HS USB |
| Câmara para profundidade | 0x097C | USB3,0 |
| Câmara a cores | 0x097D | USB3,0 |
| Microfones | 0x097E | HS USB (USB de Alta Velocidade) |
Indicadores
O dispositivo tem um indicador de streaming de câmera na parte frontal do dispositivo que pode ser desativado programaticamente usando o SDK do sensor.
O LED de status atrás do dispositivo indica o estado do dispositivo:
| Quando a luz é | Significa |
|---|---|
| Branco sólido | O dispositivo está ligado e funcionando corretamente. |
| Branco intermitente | O dispositivo está ligado, mas não tem uma conexão de dados USB 3.0. |
| Âmbar intermitente | O dispositivo não tem energia suficiente para operar. |
| Âmbar a piscar em branco | Atualização ou recuperação de firmware em curso |
Dispositivo de alimentação
O dispositivo pode ser alimentado de duas maneiras:
- Usando a fonte de alimentação integrada. O conector de alimentação é um OD de 4,5 mm com ID de 3,0 mm e um diâmetro de pino de 0,6 mm.
- Usando um Type-C para Type-C cabo para alimentação e dados.
Um cabo Type-C para Type-C não está incluído no Azure Kinect DK.
Observação
- O cabo da fonte de alimentação na caixa é um conector USB Type-A para um único poste. Use a fonte de alimentação de parede fornecida com este cabo. O dispositivo é capaz de extrair mais energia do que duas portas USB Type-A padrão podem fornecer.
- Os cabos USB são importantes e recomendamos o uso de cabos de alta qualidade e verificar a funcionalidade antes de implantar a unidade remotamente.
Sugestão
Para selecionar um bom cabo de Type-C para Type-C:
- O cabo com certificação USB deve suportar alimentação e dados.
- Um cabo passivo deve ter menos de 1,5 m de comprimento. Se for mais longo, use um cabo ativo.
- O cabo precisa suportar pelo menos 1.5A. Caso contrário, você precisa conectar uma fonte de alimentação externa.
Verifique o cabo:
Ligue o dispositivo através do cabo ao PC anfitrião.
Valide se todos os dispositivos enumeram corretamente no gerenciador de dispositivos do Windows. A profundidade e a câmera RGB devem aparecer como se mostra no exemplo abaixo.
Valide se o cabo pode transmitir de forma confiável em todos os sensores no Visualizador Kinect do Azure, com as seguintes configurações:
- Câmera de profundidade: NFOV unbinned
- Câmera RGB: 2160p
- Microfones e IMU ativados
O que significa a luz?
O indicador de energia é um LED na parte traseira do Azure Kinect DK. A cor do LED muda dependendo do status do seu dispositivo.
Esta figura rotula os seguintes componentes:
- Indicador de potência
- Cabo de alimentação (conectado à fonte de alimentação)
- USB-C cabo de dados (conectado ao PC)
Certifique-se de que os cabos estão conectados como mostrado. Em seguida, verifique a tabela a seguir para saber o que os vários estados da luz de alimentação indicam.
| Quando a luz está: | Significa que: | E você deve: |
|---|---|---|
| Branco sólido | O dispositivo está ligado e funcionando corretamente. | Use o dispositivo. |
| Não aceso | O dispositivo não está conectado ao PC. | Certifique-se de que o cabo redondo do conector de alimentação está ligado ao dispositivo e ao adaptador de alimentação USB. Certifique-se de que o cabo USB-C está ligado ao dispositivo e ao PC. |
| Branco intermitente | O dispositivo está ligado, mas não tem uma conexão de dados USB 3.0. | Certifique-se de que o cabo redondo do conector de alimentação está ligado ao dispositivo e ao adaptador de alimentação USB. Certifique-se de que o cabo USB-C está ligado ao dispositivo e a uma porta USB 3.0 no PC. Ligue o dispositivo a uma porta USB 3.0 diferente no PC. No seu PC, abra o Gestor de Dispositivos (Iniciar>Gestor de Dispositivos do Painel de Controlo>) e verifique se o PC tem um controlador anfitrião USB 3.0 suportado. |
| Âmbar intermitente | O dispositivo não tem energia suficiente para operar. | Certifique-se de que o cabo redondo do conector de alimentação está ligado ao dispositivo e ao adaptador de alimentação USB. Certifique-se de que o cabo USB-C está ligado ao dispositivo e ao PC. |
| Âmbar, depois a piscar branco | O dispositivo está ligado e está a receber uma atualização de firmware ou o dispositivo está a restaurar as definições de fábrica. | Aguarde até que a luz indicadora de energia fique branca sólida. Para obter mais informações, consulte Redefinir o Azure Kinect DK. |
Consumo de energia
O Azure Kinect DK consome até 5,9 W; O consumo de energia específico depende do caso de uso.
Calibração
O Azure Kinect DK é calibrado de fábrica. Os parâmetros de calibração para sensores visuais e inerciais podem ser consultados programaticamente através do SDK do sensor.
Recuperação de dispositivos
O firmware do dispositivo pode ser redefinido para o firmware original usando o botão abaixo do pino de bloqueio.
Para recuperar o dispositivo, consulte as instruções aqui.