Azure Kinect DK 硬件规格

本文详细说明 Azure Kinect 硬件如何将 Microsoft 的最新传感器技术集成到单个已连接 USB 的附件。

Azure Kinect DK

术语

整篇文章使用了以下缩写术语。

  • 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(专业范围)

产品尺寸和重量

Azure Kinect 设备的尺寸和重量如下。

  • 尺寸:103 x 39 x 126 毫米
  • 重量:440 克

Azure Kinect DK 尺寸

此处此处提供了 Azure Kinect 设备的 STEP 文件。

工作环境

Azure Kinect DK 适用于在以下环境条件下工作的开发人员和商业单位:

  • 温度:10-250C
  • 湿度:8-90%(非冷凝)相对湿度

注意

不符合上述环境条件可能会导致设备出现故障和/或不正常运行。 这些环境条件适用于设备在所有工作条件下运行时的邻近周边环境。 如果配合外部机箱使用,我们建议使用有效的温度控制和/或其他散热解决方案,来确保设备工作条件保持在这些范围内。 本设备在前端型面与后端套管之间设计了一个散热通道。 使用本设备时,请确保不要阻挡此散热通道。

请参阅附加的产品安全信息

深度相机支持的工作模式

Azure Kinect DK 集成了 Microsoft 设计的 1 兆像素时差测距 (ToF) 深度相机,该相机使用符合 ISSCC 2018 的图像传感器。 深度相机支持如下所述的模式:

模式 解决方法 FoI FPS 工作范围* 曝光时间
NFOV 非装箱 640x576 75°x65° 0、5、15、30 0.5 - 3.86 米 12.8 毫秒
NFOV 2x2 装箱 (SW) 320x288 75°x65° 0、5、15、30 0.5 - 5.46 米 12.8 毫秒
WFOV 2x2 装箱 512x512 120°x120° 0、5、15、30 0.25 - 2.88 米 12.8 毫秒
WFOV 非装箱 1024x1024 120°x120° 0、5、15 0.25 - 2.21 米 20.3 毫秒
被动 IR 1024x1024 空值 0、5、15、30 空值 1.6 毫秒

* 850nm 时 15% 到 95% 的反射率,2.2 μW/cm2/nm,随机误差标准偏差 ≤ 17 mm,典型系统误差 < 11 mm + 0.1% 的距离(无多路径干扰)。 可以在上面指示的操作范围之外提供深度。 这取决于对象的反射率。

彩色相机支持的工作模式

Azure Kinect DK 包含 OV12A10 12MP CMOS 滚动快门传感器。 下面列出了本机工作模式:

RGB 相机分辨率 (HxV) 纵横比 格式选项 帧速率 (FPS) 额定 FOV (HxV)(处理后)
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 相机与 USB 视频类兼容,可以在未安装传感器 SDK 的情况下使用。 RGB 相机颜色空间:BT.601 全范围 [0..255]。 MJPEG 色度子采样 为4:2:2。

注意

传感器 SDK 能够以 BGRA 像素格式提供彩色图像。 这并非设备支持的本机模式,如果使用,会导致 CPU 负载增大。 主机 CPU 用于转换从设备收到的 MJPEG 图像。

RGB 相机曝光时间值

以下是可接受的 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 10000 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

周期
空闲时间 暴露
时间
NFOV 取消绑定
NFOV 2xx Binned
WFOV 2x2 装箱
9 125 微秒 8 1450 微秒 12.8 毫秒
WFOV 非装箱 9 125 微秒 8 2390 微秒 20.3 毫秒

相机视场

下图显示了深度和 RGB 相机视场(传感器“看到”的视角)。 下图显示了 4:3 模式的 RGB 相机。

相机 FOV

此图显示了相机在正面 2000 mm 距离的视场。

相机 FOV 正面视场

注意

如果深度采用 NFOV 模式,RGB 相机在 4:3 模式下的像素重叠性能优于 16:9 模式。

运动传感器 (IMU)

嵌入式惯性测量单元 (IMU) 为 LSM6DSMUS,包含加速度传感器和陀螺仪。 加速度传感器和陀螺仪同时按 1.6 kHz 采样。 样本以 208 Hz 的频率报告给主机。

麦克风阵列

Azure Kinect DK 中嵌入了被视为标准 USB 音频类 2.0 设备的优质七麦克风环形阵列。 可以访问所有 7 个通道。 性能规格:

  • 灵敏度:-22 dBFS(94 dB SPL,1 kHz)
  • 信噪比 > 65 dB
  • 声学过载点:116 dB

麦克风气泡图

USB

Azure Kinect DK 是一个 USB3 组合设备,它会向操作系统公开以下硬件终结点:

供应商 ID 为0x045E (Microsoft)。 产品 ID 表如下所示:

USB 接口 PNP IP 说明
USB3.1 第 2 代集线器 0x097A 主集线器
USB2.0 集线器 0x097B HS USB
深度相机 0x097C USB3.0
彩色相机 0x097D USB3.0
麦克风 0x097E HS USB

指示灯

设备的正面配备了相机流指示灯,可以使用传感器 SDK 以编程方式将其禁用。

设备背面的状态 LED 指示设备状态:

指示灯状态 表示
稳定白色 设备已打开并正常工作。
闪烁白色 设备已打开,但未建立 USB 3.0 数据连接。
闪烁琥珀色 设备电量不足,无法正常运行。
交替闪烁琥珀色和白色 正在进行固件更新或恢复

设备供电

可通过两种方式为设备供电:

  1. 使用随附的电源。 电源连接器的外径为 4.5 毫米,内径为 3.0 毫米,引脚直径为 0.6 毫米。
  2. 使用 Type-C 转 Type-C 线缆供电和传输数据。

Azure Kinect DK 未随附 Type-C 转 Type-C 线缆。

注意

  • 随附的电源线是 USB Type-A 转桶形单柱连接器。 使用此线缆时请结合随附的墙上电源。 两个标准 USB Type-A 端口提供的电量并不足以满足本设备的消耗。
  • USB 线缆非常重要,我们建议使用优质线缆,并在远程部署本单元之前验证功能。

提示

选择良好的 Type-C 转 Type-C 线缆:

  • USB 认证的线缆必须支持供电和数据传输。
  • 无源线缆的长度应小于 1.5 米。 如果更长,请使用有源线缆。
  • 线缆至少需要能够支持 1.5A 的电流。 否则,需要连接外部电源。

检查线缆:

  • 使用线缆将设备连接到主机电脑。

  • 验证所有设备是否在 Windows 设备管理器中正确列出。 深度相机和 RGB 相机应如以下示例中所示列出。

    设备管理器中的 Azure Kinect DK

  • 在 Azure Kinect 查看器中使用以下设置,验证线缆是否能够可靠地流式传输所有传感器的数据:

    • 深度相机:NFOV 非装箱
    • RGB 相机:2160p
    • 麦克风和 IMU 已启用

指示灯的含义是什么?

电源指示灯是 Azure Kinect DK 背面的 LED。 该 LED 的颜色根据设备的状态而变化。

该图显示了 Azure Kinect DK 的背面。有三个带编号的标注:一个表示 LED 指示灯,有两个表示其下方的线缆。

此图标记了以下组件:

  1. 电源指示灯
  2. 电源线(连接电源)
  3. USB-C 数据线(连接电脑)

请确保如图所示连接线缆。 然后,查看下表了解电源指示灯各种状态的含义。

指示灯状态: 含义: 应该:
稳定白色 设备已打开电源且在工作正常。 使用设备。
未点亮 设备未连接到电脑。 确保圆形电源连接器线缆已连接到设备和 USB 电源适配器。

确保将 USB 数据线连接到设备和电脑。
闪烁白色 设备已打开电源,但尚未建立 USB 3.0 数据连接。 确保圆形电源连接器线缆已连接到设备和 USB 电源适配器。

确保将 USB-C 数据线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另一个 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”),检查电脑上是否装有受支持的 USB 3.0 主机控制器。
闪烁琥珀色 设备电量不足,无法正常运行。 确保圆形电源连接器线缆已连接到设备和 USB 电源适配器。

确保将 USB 数据线连接到设备和电脑。
琥珀色,然后闪烁白色 设备已打开电源并正在接收固件更新,或者设备正在还原出厂设置。 等待电源指示灯变为稳定白色。 有关详细信息,请参阅重置 Azure Kinect DK

功耗

Azure Kinect DK 的最大功率为 5.9W;具体的功耗与用例相关。

校准

Azure Kinect DK 在出厂之前已校准。 可通过传感器 SDK 以编程方式查询视觉传感器和惯性传感器的校准参数。

设备恢复

可以使用定位销下方的按钮将设备固件重置为原始固件。

Azure Kinect DK 恢复按钮

若要恢复设备,请参阅此处的说明

后续步骤