本文详细介绍 Azure Kinect 硬件如何将Microsoft的最新传感器技术集成到单个 USB 连接的配件中。
条款
本文中使用这些缩写术语。
- NFOV （窄视场深度模式）
- WFOV （宽视场深度模式）
- FOV （视场）
- FPS （每秒帧数）
- IMU （惯性测量单元）
- FoI（兴趣领域）
产品尺寸和重量
Azure Kinect 设备包含以下大小和重量尺寸。
- 尺寸：103 x 39 x 126 mm
- 重量：440 克
此处提供了 Azure Kinect 设备的 STEP 文件。
操作环境
Azure Kinect DK 适用于在以下环境条件下运行的开发人员和商业企业：
- 温度：10-250C
- 湿度：8-90% （非凝结） 相对湿度
注释
在环境条件之外使用可能会导致设备失败和/或功能不正确。 这些环境条件适用于所有的作业条件下设备周围的环境。 与外部机箱一起使用时，建议使用主动温度控制和/或其他冷却解决方案，以确保设备在这些范围内保持。 设备设计在前部和后袖之间具有冷却通道。 实现设备时，请确保此冷却通道不受阻碍。
请参阅其他产品 安全信息。
深度相机支持的工作模式
Microsoft 设计的 Azure Kinect DK 集成了采用ISSCC 2018 提供的图像传感器的 100 万像素飞行时间（ToF）深度相机。 深度相机支持下面所示的模式：
| 模式 | 决议 | FoI | FPS | 工作范围* | 曝光时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| NFOV 未绑定 | 640x576 | 75°x65° | 0, 5, 15, 30 | 0.5 - 3.86 m | 12.8 毫秒 |
| NFOV 2x2 装箱 （SW） | 320x288 | 75°x65° | 0, 5, 15, 30 | 0.5 - 5.46 m | 12.8 毫秒 |
| WFOV 2x2 合并 | 512x512 | 120°x120° | 0, 5, 15, 30 | 0.25 - 2.88 m | 12.8 毫秒 |
| WFOV 未绑定 | 1024x1024 | 120°x120° | 0, 5, 15 | 0.25 - 2.21 m | 20.3 毫秒 |
| 被动红外 | 1024x1024 | 无 | 0, 5, 15, 30 | 无 | 1.6 毫秒 |
*15% 到 95% 在 850nm 下的反射率，2.2μW/cm2/nm，随机误差标准偏差。 ≤ 17 毫米，典型的系统误差为 <11 毫米 + 0.1% 距离，并且不存在多路径干扰。 可以在上述指明的操作范围之外提供深度。 这取决于对象的反射性。
彩色相机支持的运作模式
Azure Kinect DK 包括一个 OV12A10 12MP 的 CMOS 传感器滚动快门传感器。 下面列出了本机作模式：
| RGB 相机分辨率 （HxV） | 纵横比 | 格式选项 | 帧速率（FPS） | 名义 FOV （HxV）（后期处理） |
|---|---|---|---|---|
| 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° |
RGB 相机兼容 USB 视频类，无需传感器 SDK 即可使用。 RGB 相机颜色空间：BT.601 全范围 [0..255]。 MJPEG 色度子采样为 4∶2∶2。
注释
传感器 SDK 可以采用 BGRA 像素格式提供颜色图像。 这不是设备支持的本机模式，在使用时会导致额外的 CPU 负载。 主机 CPU 用于将从设备接收到的 MJPEG 图像进行格式转换。
RGB 相机曝光时间值
下面是可接受的 RGB 相机手动曝光值的映射：
| exp | 2^exp | 50Hz | 60Hz |
|---|---|---|---|
| -11 | 488 | 500 | 500 |
| -10 | 977 | 1250 | 1250 |
| -9 | 1953 | 2500 | 2500 |
| -8 | 3906 | 一万 | 8330 |
| 7 - | 7813 | 20000 | 16670 |
| -6 | 15625 | 30000 | 33330 |
| -5 | 31250 | 40000 | 41670 |
| -4 | 62500 | 50000 | 50000 |
| -3 | 125000 | 60000 | 66670 |
| -2 | 250000 | 80000 | 83330 |
| -1 | 500000 | 100000 | 100000 |
| 0 | 1000000 | 120000 | 116670 |
| 1 | 2000000 | 130000 | 133330 |
深度传感器原始计时
| 深度模式 | 红外 脉冲 |
脉冲 宽度 |
怠 时期 |
空闲时间 | 暴露 时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| NFOV 取消绑定 NFOV 2xx Binned WFOV 2x2 装箱 |
9 | 125 我们 | 8 | 1450 我们 | 12.8 毫秒 |
| WFOV 未分组 | 9 | 125 我们 | 8 | 2390 我们 | 20.3 毫秒 |
相机视野
下一张图像显示深度和 RGB 相机视场，或传感器“看到”的角度。 此图以 4：3 模式显示 RGB 相机。
此图像演示相机的视场，从正面看出距离为 2000 毫米。
注释
当深度处于 NFOV 模式时，RGB 相机在 4：3 分辨率中具有比 16：9 分辨率更好的像素重叠。
运动传感器 （IMU）
嵌入式惯性测量单元（IMU）是一个LSM6DSMUS，包括加速计和陀螺仪。 加速计和陀螺仪以 1.6 kHz 的频率同时采样。 这些样本以 208 Hz 的频率报告给主机。
麦克风阵列
Azure Kinect DK 嵌入了一个由七个麦克风组成的高质量圆形阵列，该阵列被识别为标准 USB 音频类 2.0 设备。 可以访问所有 7 个通道。 性能规范包括：
- 敏感度：-22 dBFS（94 dB SPL、1 kHz）
- 信号与噪音比 > 65 dB
- 声学重载点：116 dB
USB
Azure Kinect DK 是 USB3 复合设备，向作系统公开以下硬件终结点：
供应商 ID 0x045E（Microsoft）。 产品 ID 表如下所示：
| USB 接口 | PNP IP | 注释 |
|---|---|---|
| USB3.1 Gen2 集线器 | 0x097A | 主中心 |
| USB2.0 集线器 | 0x097B | HS USB |
| 深度摄像头 | 0x097C | USB3.0 |
| 彩色相机 | 0x097D | USB3.0 |
| 麦克风 | 0x097E | HS USB |
指示器
设备前方有一个摄像头流媒体指示灯，可以使用传感器 SDK 通过编程方式禁用。
设备后面的状态 LED 指示设备状态：
| 光线为 | 这意味着 |
|---|---|
| 纯白色 | 设备已打开并正常运行。 |
| 闪烁白色 | 设备已打开，但没有 USB 3.0 数据连接。 |
| 闪烁琥珀色 | 设备没有足够的电源来运行。 |
| 琥珀色闪烁白色 | 固件更新或恢复正在进行 |
电源设备
可以通过两种方式为设备供电：
- 使用内置电源。 电源连接器的外径为 4.5mm，内径为 3.0mm，引脚直径为 0.6mm。
- 使用 Type-C 到 Type-C 的电缆来传输电源和数据。
Azure Kinect DK 并未附带 Type-C 至 Type-C 的电缆。
注释
- 内置电源电缆是一条 USB Type-A 到单个后桶连接器。 使用此电缆提供的墙电源。 该设备能够消耗的电量超过两个标准 USB Type-A 接口所能提供的电量。
- USB 电缆很重要，我们建议在远程部署单元之前使用高质量的电缆并验证功能。
小窍门
为了选择优质的 Type-C 至 Type-C 电缆：
- USB 认证的电缆必须同时支持电源和数据。
- 被动电缆的长度应小于 1.5 米。 如果更长，请使用活动电缆。
- 电缆需要至少支持 1.5A。 否则，需要连接外部电源。
验证电缆：
通过电缆将设备连接到主机电脑。
验证所有设备是否在 Windows 设备管理器中正确枚举。 深度和 RGB 相机应如以下示例所示显示。
使用以下设置验证电缆是否可以可靠地流式传输到 Azure Kinect 查看器中的所有传感器：
- 深度相机：NFOV 未绑定
- RGB 相机：2160p
- 已启用麦克风和 IMU
光线意味着什么？
电源指示器是位于 Azure Kinect DK 背面的 LED。 LED 的颜色会根据设备的状态而更改。
此图标记以下组件：
- 电源指示器
- 电源线（连接到电源）
- USB-C 数据电缆（连接到电脑）
确保电缆已连接，如下所示。 然后检查下表，了解电源灯的各种状态。
| 当光线是： | 这意味着： | 你应该： |
|---|---|---|
| 纯白色 | 设备已打开并正常运行。 | 使用设备。 |
| 未点亮 | 设备未连接到电脑。 | 确保圆形电源连接器电缆已连接到设备和 USB 电源适配器。 确保 USB-C 电缆已连接到设备和电脑。 |
| 闪烁白色 | 设备已打开，但没有 USB 3.0 数据连接。 | 确保圆形电源连接器电缆已连接到设备和 USB 电源适配器。 确保 USB-C 电缆已连接到设备和电脑上的 USB 3.0 端口。 将设备连接到电脑上的其他 USB 3.0 端口。 在电脑上，打开设备管理器（启动>控制面板>设备管理器），并验证电脑是否具有受支持的 USB 3.0 主机控制器。 |
| 闪烁琥珀色 | 设备没有足够的电源运行。 | 确保圆形电源连接器电缆已连接到设备和 USB 电源适配器。 确保 USB-C 电缆已连接到设备和电脑。 |
| 琥珀色，然后闪烁白色 | 设备已打开并接收固件更新，或者设备正在还原工厂设置。 | 等待电源指示器灯变为纯白色。 有关详细信息，请参阅 重置 Azure Kinect DK。 |
功耗
Azure Kinect DK 消耗高达 5.9 W;特定的能耗取决于用例。
校准
Azure Kinect DK 在工厂进行了校准。 可以通过传感器 SDK 以编程方式查询视觉和惯性传感器的校准参数。
设备恢复
可以使用锁定引脚下的按钮将设备固件重置为原始固件。
若要恢复设备，请参阅 此处的说明。