Specifikace hardwaru Azure Kinect DK

Tento článek obsahuje podrobné informace o tom, jak hardware Azure Kinect v jednom příslušenství připojeném přes USB integruje nejnovější technologie Microsoftu v oblasti snímačů.

Termíny

V rámci tohoto článku se používají následující zkratky.

• NFOV (režim úzkého zorného pole)
• WFOV (režim širokého zorného pole)
• FOV (zorné pole)
• FPS (snímky za sekundu)
• IMU (inerciální měřící jednotka)
• FoI (oblast zájmu)

Rozměry a hmotnost produktu

Zařízení Azure Kinect má následující rozměry a hmotnost.

• Rozměry: 103 x 39 x 126 mm
• Hmotnost: 440 g

Soubor STEP pro zařízení Azure Kinect je k dispozici tady.

Provozní prostředí

Zařízení Azure Kinect DK je určené pro vývojáře a komerční firmy pracující v prostředích s následujícími podmínkami:

• Teplota: 10-25⁰C
• Vlhkost vzduchu: 8-90 % (nekodenzující) Relativní vlhkost vzduchu

Poznámka:

Používáním mimo tyto podmínky prostředí může dojít k selhání nebo nesprávnému fungování zařízení. Tyto podmínky prostředí platí pro bezprostřední blízkost zařízení za všech provozních podmínek. Při použití s externím krytem doporučujeme používat aktivní regulaci teploty nebo jiná chladicí řešení, aby se zajistilo, že zařízení nepřekročí tyto rozsahy. Součástí návrhu zařízení je chladicí kanál mezi přední a zadní částí obalu. Při implementaci zařízení se ujistěte, že chladicí kanál nic neblokuje.

Přečtěte si další bezpečnostní informace k produktu.

Podporované provozní režimy hloubkové kamery

Azure Kinect DK obsahuje integrovanou 1megapixelovou hloubkovou kameru ToF (Time-of-Flight) navrženou Microsoftem, která využívá obrazový snímač představený na konferenci ISSCC 2018. Hloubková kamera podporuje následující režimy:

Režim	Rozlišení	FoI	FPS	Provozní rozsah*	Doba expozice
NFOV bez rozdělení na intervaly	640 × 576	75° × 65°	0, 5, 15, 30	0,5–3,86 m	12,8 ms
NFOV 2x2 s rozdělením na intervaly (SW)	320 × 288	75° × 65°	0, 5, 15, 30	0,5–5,46 m	12,8 ms
WFOV 2x2 s rozdělením na intervaly	512 × 512	120° × 120°	0, 5, 15, 30	0,25–2,88 m	12,8 ms
WFOV bez rozdělení na intervaly	1024 × 1024	120° × 120°	0, 5, 15	0,25–2,21 m	20,3 ms
Pasivní IR	1024 × 1024	–	0, 5, 15, 30	–	1,6 ms

*15% až 95% odrazivost při 850nm, 2,2 μW/cm²/nm, náhodné chyby std. ≤ 17 mm, typická systematická chyba < 11 mm + 0,1% vzdálenosti bez rušení více cest. Zadaná hloubka nemusí spadat do rozsahu odrazivosti uvedeného výš. Závisí na odrazivosti objektu.

Podporované provozní režimy barevné kamery

Azure Kinect DK obsahuje snímač OV12A10 12MP CMOS s pohyblivou závěrkou. Nativní provozní režimy jsou uvedené níže:

Rozlišení kamery RGB (HxV)	Poměr stran	Možnosti formátu	Obnovovací frekvence (FPS)	Nominální FOV (HxV; po následném zpracování)
3840 × 2160	16:9	MJPEG	0, 5, 15, 30	90° × 59°
2560 × 1440	16:9	MJPEG	0, 5, 15, 30	90° × 59°
1920 × 1080	16:9	MJPEG	0, 5, 15, 30	90° × 59°
1280 × 720	16:9	MJPEG/YUY2/NV12	0, 5, 15, 30	90° × 59°
4096 × 3072	4:3	MJPEG	0, 5, 15	90° × 74,3°
2048 × 1536	4:3	MJPEG	0, 5, 15, 30	90° × 74,3°

Kamera RGB je kompatibilní s video řadičem třídy USB a je možné ji používat bez sady SDK pro snímače. Barevný prostor kamery RGB: BT.601 plný rozsah [0..255]. Dílčí vzorkování chromu MJPEG je 4:2:2.

Poznámka:

Sada SDK pro snímače může poskytovat barevné obrázky ve formátu pixelů BGRA. Zařízení tento režim nativně nepodporuje a jeho použitím se zvýší zatížení procesoru. K převodu z obrázků MJPEG přijatých ze zařízení se používá procesor hostitele.

Časové hodnoty expozice kamery RGB

Níže je mapování přijatelných hodnot ruční expozice kamery RGB:

exp	2^exp	50 Hz	60 Hz
-11	488	500	500
-10	977	1250	1250
-9	1953	2500	2500
-8	3906	10000	8330
-7	7813	20 000	16670
-6	15625	30000	33330
-5	31250	40000	41670
-4	62500	50000	50000
-3	125000	60000	66670
-2	250000	800 000	83330
-1	500000	100000	100000
0	1000000	120000	116670
0	2000000	130000	133330

Hrubé časování snímače hloubky

Režim hloubky	IR impulzy	Puls Šířka	Nečinný Období	Doba nečinnosti	Vystavení Čas
Zrušení vazby NFOV NFOV 2xx Binned WFOV 2x2 s rozdělením na intervaly	9	125 μs	8	1450 μs	12,8 ms
WFOV bez rozdělení na intervaly	9	125 μs	8	2390 μs	20,3 ms

Zorné pole kamery

Následující obrázek ukazuje zorné pole hloubkové kamery a kamery RGB, neboli úhly viditelné pro snímače. Tento diagram znázorňuje kameru RGB v režimu 4:3.

Tento obrázek ukazuje zorné pole kamery, jak je vidět zepředu ze vzdálenosti 2000 mm.

Poznámka:

Když je hloubka v režimu NFOV, kamera RGB má lepší překrývání pixelů v rozlišení 4:3 než v rozlišení 16:9.

Snímač pohybu (IMU)

Tato vestavěná inerciální měřící jednotka (IMU) LSM6DSMUS zahrnuje akcelerometr a gyroskop. Vzorky z akcelerometru a gyroskopu se sbírají současně s frekvencí 1,6 kHz. Vzorky se hlásí hostiteli s frekvencí 208 Hz.

Mikrofonní pole

Azure Kinect DK obsahuje vestavěné kruhové pole sedmi vysoce kvalitních mikrofonů, které se považuje za standardní zařízení s audio řadičem třídy USB 2.0. Přístup je možný ke všem 7 kanálům. Výkonové specifikace jsou následující:

• Citlivost: -22 dBFS (94 dB SPL, 1 kHz)
• Poměr > signálu k šumu 65 dB
• Bod akustického přetížení: 116 dB

USB

Azure Kinect DK je složené zařízení USB 3, které operačnímu systému zpřístupňuje následující hardwarové koncové body:

ID dodavatele je 0x045E (Microsoft). Tabulka ID produktu je zobrazená níže:

Rozhraní USB	IP adresa PNP	Notes
ROZBOČOVAČ USB3.1 Gen2	0x097A	Hlavní rozbočovač
Rozbočovač USB 2.0	0x097B	HS USB
Hloubková kamera	0x097C	USB 3.0
Barevná kamera	0x097D	USB 3.0
Mikrofony	0x097E	HS USB

Indikátory

Na přední straně zařízení je indikátor streamování kamery, který je možné pomocí sady SDK pro snímače programově vypnout.

Stavová kontrolka LED na zadní straně zařízení indikuje stav zařízení:

Stav světla	Význam
Čistě bílé	Zařízení je zapnuté a funguje správně.
Blikající bílé	Zařízení je zapnuté, ale nemá datové připojení USB 3.0.
Blikající žlutohnědé	Zařízení nemá dostatek energie k provozu.
Blikající žlutohnědé a bílé	Probíhá aktualizace firmwaru nebo obnovení.

Napájení zařízení

Zařízení je možné napájet dvěma způsoby:

1. Pomocí zdroje napájení, který je součástí balení. Napájecí konektor je 4,5mm OD s ID 3,0mm a průměr kolíku 0,6mm.
2. Pomocí kabelu s konektory typu C, který slouží k napájení i datovému připojení.

Kabel s konektory typu C není součástí balení Azure Kinect DK.

Poznámka:

• Napájecí kabel, který je součástí balení, má jeden konektor USB typu A a jeden koaxiální konektor s jedním vnitřním vodičem. S tímto kabelem používejte přiložený síťový zdroj napájení. Zařízení může čerpat více energie, než kolik dokáží poskytnout dva standardní porty USB typu A.
• Na kabelech USB záleží, proto doporučujeme používat vysoce kvalitní kabely a před vzdáleným nasazením jednotky otestovat jejich funkčnost.

Tip

Zásady výběru správného kabelu s konektory typu C:

• Certifikovaný kabel USB musí podporovat napájení i datové připojení.
• Pasivní kabel by neměl být delší než 1,5 m. V případě potřeby delšího kabelu použijte aktivní kabel.
• Kabel musí podporovat alespoň 1,5A. Jinak budete muset připojit externí zdroj napájení.

Ověření kabelu:

• Připojte zařízení kabelem k hostitelskému počítači.

• Ověřte, že se všechna zařízení správně zobrazí ve Správci zařízení Windows. Hloubková kamera a kamera RGB by měly vypadat podobně jako v následujícím příkladu.

  

• V aplikaci Azure Kinect Viewer ověřte, že kabel dokáže spolehlivě streamovat na všech snímačích s následujícím nastavením:

  • Hloubková kamera: NFOV bez vazby
  • RGB Kamera: 2160p
  • Povolené mikrofony a IMU

Jaký je význam světla?

Indikátor napájení je kontrolka LED na zadní straně Azure Kinect DK. Barva této kontrolky LED se mění v závislosti na stavu zařízení.

Na tomto obrázku jsou uvedené následující komponenty:

1. Indikátor napájení
2. Napájecí kabel (připojený ke zdroji napájení)
3. Datový kabel USB-C (připojený k počítači)

Ujistěte se, že jsou kabely připojené jako na obrázku. Pak si projděte následující tabulku s informacemi o tom, co značí různé stavy světla napájení.

Stav světla:	Význam:	Doporučený postup:
Čistě bílé	Zařízení je zapnuté a funguje správně.	Zařízení můžete používat.
Zhasnuté	Zařízení není připojené k počítači.	Ujistěte se, že je kabel s kulatým napájecím konektorem připojený k zařízení a napájecímu adaptéru USB. Ujistěte se, že je kabel USB-C připojený k zařízení a počítači.
Blikající bílé	Zařízení je zapnuté, ale nemá datové připojení přes USB 3.0.	Ujistěte se, že je kabel s kulatým napájecím konektorem připojený k zařízení a napájecímu adaptéru USB. Ujistěte se, že je kabel USB-C připojený k zařízení a portu USB 3.0 na počítači. Připojte zařízení k jinému portu USB 3.0 na počítači. Na počítači otevřete Správce zařízení (Start>Ovládací panely>Správce zařízení) a ověřte, že počítač obsahuje podporovaný hostitelský řadič USB 3.0.
Blikající žlutohnědé	Zařízení nemá dostatek energie k provozu.	Ujistěte se, že je kabel s kulatým napájecím konektorem připojený k zařízení a napájecímu adaptéru USB. Ujistěte se, že je kabel USB-C připojený k zařízení a počítači.
Žlutohnědé a následně blikající bílé	Zařízení je zapnuté a dochází na něm k aktualizaci firmwaru nebo se zařízení obnovuje do továrního nastavení.	Počkejte, až bude světlo indikátoru napájení čistě bílé. Další informace najdete v tématu Resetování Azure Kinect DK.

Spotřeba energie

Spotřeba Azure Kinect DK je až 5,9 W, ale skutečná spotřeba energie závisí na konkrétním případu použití.

Kalibrace

Azure Kinect DK se kalibruje v továrně. Kalibrační parametry pro vizuální a inerciální snímače je možné dotazovat programově prostřednictvím sady SDK pro snímače.

Obnovení zařízení

Firmware zařízení je možné resetovat na původní firmware pomocí tlačítka pod blokovacím šroubkem.

Při obnově zařízení postupujte podle těchto pokynů.

Další kroky

• Použití sady SDK pro snímače Azure Kinect
• Nastavení hardwaru