三维深度传感器

DM4系列

产品描述

DM4-C/DM4-W

图漾科技

2017.10

关于本手册

本手册主要介绍图漾 DM4系列三维深度传感器（以下简称 DM4）。文档结构如下:

章节 标题 内容

第一章 产品概述 对 DM4的总体介绍。

第二章 触发控制 描述 DM4的触发控制功能。

第三章 硬件参数 描述 DM4的硬件参数，包括度量、性能、物理、电气、接口

和机械指标。

第四章 输出数据 介绍 DM4的输出数据结构和格式。

附录 A 支持资源 介绍软件开发包、工具和相关的技术与文档支持。

发布说明

日期 版本 发布说明

2017.01 V1.0 第一次发布。

2017.10 V2.0 更新产品型号和外观，增加 DM4-W，更新触发功能描述。

免责和版权声明

本手册为图漾产品的使用说明，其受版权保护，未经图漾事先书面同意，任何人不得以任何形式复制、修

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图漾保证本产品符合注明的质量标准，并在质保期内承担产品的质量保责任。但本产品只能用作指定用途，

将产品挪作它用而造成的损失，图漾不承担任何责任。

版权 © 2017图漾科技。保留所有权利。

目录

第一章 概述 1

1.1 型号一览 1

1.2 产品概览 1

1.2.1 DM4-C 1

1.2.2 DM4-W 1

1.3 基本特性 1

1.4 高级特性 3

1.4.1 主动双目技术 3

1.4.2 多设备支持 3

1.4.3 嵌入式计算 3

1.4.4 室内外自适应 3

1.4.5 广角镜头 3

1.5 工作原理 4

第二章 触发控制 5

2.1 软触发 5

2.2 硬触发 6

2.3 注意事项 7

第三章 硬件参数 9

3.1 度量指标 9

3.2 接口指标 9

3.2.1 电源/通讯接口 10

3.2.2 触发接口 10

3.3 电气指标 11

3.4 性能指标 11

3.5 功耗指标 12

3.6 机械指标 13

3.6.1 DM4-C 13

3.6.2 DM460-W 14

3.6.3 插座 14

3.7 物理 15

3

第四章 输出数据 17

4.1 概念 17

4.2 数据结构 18

4.2.1 深度数据 18

4.2.2 点云数据 19

附录 A 支持资源 21

A.1 资源下载 21

A.1.1 SDK 21

A.1.2 PercipioTool 21

A.2 技术支持 22

A.3 文档支持 22

表格

1.1 DM4型号表 1

3.1 度量指标 9

3.2 接口指标 9

3.5 接口电气特性 11

3.6 性能指标 11

3.7 电源和功耗指标 12

3.8 物理指标 15

4.1 深度数据格式 18

4.2 点云数据格式 19

插图

1.1 DM4-C 2

1.2 DM4-W 2

1.3 系统结构图 4

2.1 软触发多设备的连接 6

2.2 硬触发多设备的连接 6

3.1 电源/通讯接口的引脚定义 10

3.2 触发接口的引脚定义 10

3.3 DM4结构图 13

3.4 DM460-W结构图 14

3.5 5针条形连接器尺寸信息 15

4.1 深度的定义 17

4.2 深度数据结构 18

4.3 点云数据结构 19

第一章 概述

图漾三维深度传感器采用独立知识产权的主动双目视觉技术，基于普通双目视觉原理，配以红外结构光辅

助投影，能够获取比传统双目视觉更多的景深细节和更强的环境适应性。

三维深度传感器获取到的数据信息，可以帮助机器人、工业、商业和消费等多个领域实现智能化。

1.1. 型号一览

表 1.1: DM4型号表

分类 系列名 型号名 说明

消费版 DM4-C

DM430-VGA(停产) 室内普清版，帧率 15fps。

DM431-VGA(停产) 室内外普清版，帧率 15fps。

DM460-VGA 室内普清版，帧率 30fps。

DM461-VGA(停产) 室内外普清版，帧率 30fps。

广角版 DM4-W DM460-W(定制) 室内外通用版，帧率 30fps，广角 90度镜头。

1.2. 产品概览

1.2.1 DM4-C

DM4-C的产品外观如 1.1所示。

1.2.2 DM4-W

DM4-W的产品外观如 1.2所示。

1.3. 基本特性

产品基本特性如下：

• 输出深度图,点云图或者灰度图

• 多平台支持 - Windows/Linux/Android/ROS

1

1.3 基本特性 第一章 概述

Cooling Fins

USB

Alignment Hole

Front View

Back View

IR CameraIR Laser ProjectorIR Camera

Alignment Holes

图 1.1: DM4-C

Cooling Fins

USB

Alignment Hole

Front View

Back View

IR CameraIR Laser ProjectorIR Camera

Alignment Holes

图 1.2: DM4-W

• 深度分辨率达到 VGA等级 (560*460)

• 5 fps - 30 fps深度帧率

• 0.5 m - 6 m测量距离

• 测量精度误差达到距离值的 0.5%

• 输出完整的深度数据

• 激光安全达到级别 1

2 PCP_DS_DM4_CN_02

第一章 概述 1.4 高级特性

1.4. 高级特性

1.4.1 主动双目技术

图漾的视觉传感器包括两个红外摄像头和一个激光发射器，采用自主知识产权的主动双目技术，能够获得

比传统双目视觉更多的景深细节，具有比单目结构光更强的环境光抗干扰能力，并能够在主动双目和被动

双目模式下自动切换。

1.4.2 多设备支持

带触发模式的产品可由用户控制进行单帧拍摄，连续多台设备的触发信号级联可以实现多设备之间的同步拍摄功能。

说明:

更多关于触发模式的介绍，请参考第二章。

1.4.3 嵌入式计算

设备集成了嵌入式计算视觉处理器直接输出完整的深度数据，无需上位机参与计算。

1.4.4 室内外自适应

在强光下，结构光激光散斑可能会被干扰，因此不适合室外；而普通双目方案在昏暗环境下以及特征不明

显的情况下并不适用。图漾产品采用主动双目方案，对光照可以实现自适应，在室内外均能呈现很好的物

体识别能力，并能够获得比传统立体视觉更多的景深细节。

• 设备可以根据工作环境光线（830 nm）亮度，主动动态调整激光器亮度或者图像传感器的曝光参数，

以在室内外获取最佳成像效果。

• 用户可以根据图像传感器输出的亮度直方图数据信息，使用软件 API 动态调整深度模组激光器亮度或者图像传感器的曝光参数。

说明:

关于曝光设置，请参考此帖：相机曝光如何设置，我设置总是报错?

1.4.5 广角镜头

DM460-W拥有 90度的广角镜头，可以获得比传统摄像头更多的信息。

PCP_DS_DM4_CN_02 3

1.5 工作原理 第一章 概述

1.5. 工作原理

3D深度传感器以 FPGA系统为计算平台，使用并口或低压差分接口接收两路红外图像数据后，利用三角测距原理进行高速计算，获取视野范围内各点的深度数据信息，然后把深度数据经 USB2.0接口上传给主机。系统可以接受主机的外部触发信号，按照系统的要求实时抓取图像进行深度计算。

Host

FPGA

Left IR Right IR

LVDS

USB BridgeTrigger

LVDS

图 1.3: 系统结构图

说明:

关于设备的触发功能介绍，请参考第二章。

4 PCP_DS_DM4_CN_02

第二章 触发控制

设备支持用户使用触发方式采集图像。

说明:

关于触发电气指标，请参考 3.3节。

根据是否有触发源可分为：

• 软触发：在无触发源的场景下，由上位机通过 USB接口对设备发出触发指令，进行图像采集。

• 硬触发：由外部触发源对设备直接发出触发信号，进行图像采集。

2.1. 软触发

根据采集图像的频率，可分为：

• 单帧采集：上位机每发送一次触发指令，激活一次图像采集。

• 多帧连续采集：上位机发送一次触发指令，设备即进入连续工作模式，直到上位机再次发出停止采集

指令。

根据触发设备的数量，可分为：

• 单设备：上位机对单台设备发出触发指令进行图像采集。

• 多设备：上位机配置一台设备为主设备，其他设备为从设备；然后对主设备发出触发指令，主设备和

从设备可同步采集图像。

说明:

设备的初始状态为从设备。

软触发多设备的连接如图 2.1所示。

5

2.2 硬触发 第二章 触发控制

HOST System

USB

Trigger

USB

Trigger

USB

Trigger

MASTER

SLAVE-1

SLAVE-n1

3

2

4

5 GNDGNDTRIGGER OUTTRIGGER INVCC

1

3

2

4

5

1

3

2

4

5

1

3

2

4

5

图 2.1: 软触发多设备的连接

说明:

关于触发引脚定义，请参考 3.2.2节。

2.2. 硬触发（DM4系列不支持硬触发）

设备还可以由外部触发源进行硬触发，可以同时串接一台或者多个设备，实现单台或者多台设备进行同步图像集成。硬触发多设备的连接如图 2.2 所示。

USB

USB

SLAVE-2 SLAVE-n

USB

Trigger Interface

SLAVE-1

SLAVE-n

1

3

2

4

5

1

3

2

4

5

1

3

2

4

5

SLAVE-0

External Trigger

1

3

2

4

5 GNDGNDTRIGGER OUTTRIGGER INVCC

TRIGGER SIGNAL

12/24V

GND

Trigger Interface

Trigger Interface

图 2.2: 硬触发多设备的连接

说明:

关于触发引脚定义，请参考 3.2.2节。

6 PCP_DS_DM4_CN_02

第二章 触发控制 2.3 注意事项

2.3. 注意事项

• 设备触发接口没有电气隔离，需要确保输入信号的噪音、过冲和振铃现象，以防止工作不稳定或者烧

坏管脚。

• 系统最多支持同时配置两台串联设备，如需串联更多设备或者长距离输出触发信号，建议增加电压

转换模块并用光耦进行隔离，在传输中升压到 12V或者 24V，接收端转换回 3.3V，并做适当的滤波

处理。

• 触发信号接口为 3.3V LVCMOS电路，默认为下降沿触发，接收输入为脉冲方波，方波应保持低电平

(tc)至少 2毫秒。

• 为避免错误触发，下降沿信号下降时间 (ta)不超过 1微秒。触发频率不能超过设备处理能力 (10Hz），

否则可能发生丢帧。

tcta

PCP_DS_DM4_CN_02 7

2.3 注意事项 第二章 触发控制

8 PCP_DS_DM4_CN_02

第三章 硬件参数

3.1. 度量指标

表 3.1: 度量指标

项目 单位 DM4-C DM460-W 说明

测量距离 米 0.5-6 0.3-3 具体取决于激光发射器和环境光

的亮度。

基线距离 毫米 55 55 -

深度视场角（水平/垂直） 度 56/46 90/74 -

精度误差 % 0.5-2 0.5-2 -

3.2. 接口指标

设备采用 USB2.0接口作为电源和通信接口，还为外接触发信号预留触发接口，可供外部触发源对应用处

理器发出触发信号。

DM4系列的接口指标如表 3.2所示。

表 3.2: 接口指标

名称 协议 接口类型 说明

电源和通信接口 USB2.0 插座 5针条形连接器

触发接口 自定义 插座 5针条形连接器

说明:

关于输出数据，请参考第四章。

9

3.2 接口指标 第三章 硬件参数

3.2.1 电源/通讯接口

5. GND

3. USB-DP4. GND

2. USB-DM1. VCC

图 3.1: 电源/通讯接口的引脚定义

序号 颜色 名称 说明

1 红色 VCC 5V，设备供电接口

2 白色 USB DM 数据线 D

3 绿色 USB DP 数据线 D+

4 黑色 GND 接地

5 黑色 GND 接地

3.2.2 触发接口（DM4系列没有硬触发接口）

1. VCC

3. Trigger OUT2. Trigger IN

4. GND5. GND

图 3.2: 触发接口的引脚定义

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第三章 硬件参数 3.4 性能指标

序号 颜色 名称 说明

1 红色 VCC 5V，辅助供电接口，用于 USB 接口供电有限的情

况下，为深度相机供电。

2 白色 Trigger IN 触发输入信号

3 绿色 Trigger OUT 触发输出信号

4 黑色 GND 信号地

5 黑色 GND 信号地

说明:

关于设备的触发功能介绍，请参考第二章。

3.3. 电气指标

电气指标如 3.5所示。

表 3.5: 接口电气特性

项目 最小值 典型值 最大值 说明

VCC (V) 4.75 5.0 5.25 -

Trigger OUT高电压 (V) 3.14 3.3 3.47 -

Trigger OUT低电压 (V) -0.3 0 0.4 -

Trigger IN高电压 (V) 3.14 3.3 3.47 -

Trigger IN低电压 (V) -0.3 0 0.4 -

USB输入 USB标准电气特性

3.4. 性能指标

性能指标如 3.6所示。

表 3.6: 性能指标

型号 分辨率 帧率

DM430-VGA 560x460 15fps

DM460-VGA 560x460 30fps

DM431-VGA 560x460 15fps

DM461-VGA 560x460 30fps

DM460-W 560x460 30fps

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3.5 功耗指标 第三章 硬件参数

3.5. 功耗指标

不同模式的功耗指标如 3.7所示。

表 3.7: 电源和功耗指标

模式 输入电流（mA） 输入电压（V） 功率（W）

空闲模式 294 4.85 1.4

连续工作模式 480 4.78 2.29

触发模式（8Hz） 410 4.85 1.96

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第三章 硬件参数 3.6 机械指标

3.6. 机械指标

3.6.1 DM4-C

DM4-C的尺寸信息如 3.3所示。

图 3.3: DM4结构图

PCP_DS_DM4_CN_02 13

3.6 机械指标 第三章 硬件参数

3.6.2 DM460-W

DM460-W的尺寸信息如 3.4所示。

图 3.4: DM460-W结构图

3.6.3 插座

DM4系列采用 5针条形连接器作为插座，其尺寸信息如图 3.5所示。

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第三章 硬件参数 3.7 物理

1.00 mm Bar to Bar Connector Jack

Section Section

Unit: mmA=4, B=6.2, C=6.25

图 3.5: 5针条形连接器尺寸信息

3.7. 物理

表 3.8: 物理指标

项目 最小值 典型值 最大值

重量 (g) - 77.9 -

操作温度 (°C) -5 25 50

存储温度 (°C) -15 25 65

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3.7 物理 第三章 硬件参数

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第四章 输出数据

DM4可以同步输出深度图、点云图或者灰度图信息。

4.1. 概念

灰度图

灰度图是从红外摄像头获取到的带有结构光散斑信息的原始图像，图漾的红外摄像头配有红外滤光器件，

只拍摄红外波段的图像。

深度图

如图 4.1所示，深度为空间中物体的某个点到垂直于左摄像头光轴并通过镜头光心平面的垂直距离。深度

Depth1Depth2

Point2

Point1

O

Left IR Camera Right IR Camera

图 4.1: 深度的定义

图是深度摄像头捕捉到的所有点的深度数据构成的矩阵，为了直观的体现不同距离，我们将深度数据渲染

成不同的颜色。

17

4.2 数据结构 第四章 输出数据

点云

点云是在和目标表面特性的海量点集合。使用深度摄像头得到的点云信息为三维坐标（XYZ）。

点云图

点云图是深度摄像头捕捉到的所有点的点云信息构成的矩阵。

4.2. 数据结构

4.2.1 深度数据

如图 4.2所示，我们将深度信息的数据结构定义为一个 [x,y]的矩阵，其中 x和 y分别代表深度图中某一点

的平面位置，而数据本身为 z，即深度。深度数据的数据格式如 4.1所示。

[x0 y0]

Unit Pixel

[x1 y0] [x2 y0]

y(Height)

x(Width)

[xx-1 y0]

[x0 y0]

[x0 y1]

[x0 y2]

[x0 yy-1]

[z0,0] [z1,0] [z2,0] [zx-1,0]

[z0,1]

[z0,2]

[z0,y-1]

图 4.2: 深度数据结构

表 4.1: 深度数据格式

Size (字节) 取值范围 数据类型 单位

2 0 to 6000 整型 mm

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第四章 输出数据 4.2 数据结构

4.2.2 点云数据

点云图的数据结构跟深度图类似，但是存储的数据为 [x,y,z]信息。

点云的数据结构如图 4.3所示。

Unit Pixel

y(Height)

x(Width)

[x0 y0 z0,0] [x1 y0,z1,0] [xx-1 y0 zx-1,0]

[x0 y1 z0,1]

[x0 y2,z0,2]

[x0 yy-1,z0,y-1]

[x2 y0,z1,0]

y

x

z

图 4.3: 点云数据结构

点云的数据格式如表 4.2所示。

表 4.2: 点云数据格式

Size (字节) 取值范围 数据类型 单位

x=4，y=4, z=4 无 浮点 mm

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4.2 数据结构 第四章 输出数据

20 PCP_DS_DM4_CN_02

附录 A 支持资源

本章描述图漾为用户提供的支持资源，包括软件开发包、工具和相关的技术与文档支持。

A.1. 资源下载

图漾为用户提供硬件产品相关的资源下载，如 SDK和 PercipioTool等。

A.1.1 SDK

关于 SDK

Percipio SDK 是基于图漾信息科技深度摄像头的软件开发包，支持 Windows, Linux（OpenNI2）和 ROS

平台。该开发包为应用开发者提供了一系列友好的 API 和简单的应用示例程序。用户可以基于该开发包，

获取深度数据信息、灰度图像信息和点云数据，用于三维建模、导航、避障、手势识别等应用。

如何下载

您可以通过如下两种方式根据需要获取不同平台和版本的 SDK。

1. 进入 Percipio官网 >技术支持 >资源下载

2. 访问 Percipio Github

A.1.2 PercipioTool

关于 PercipioTool

通过 PercipioTool可以查看物体的 RGB图、深度图、点云图和灰度图信息。

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A.2 技术支持 附录 A 支持资源

如何下载

目前只提供支持 Windows平台的 PercipioTool。

• WIN7平台

• WIN10平台

A.2. 技术支持

我们对所有购买产品的用户提供以下两种官方技术支持方式：

1. 社区支持：请在 Percipio社区 >产品 Q&A > SDK软件发表您的问题。

2. 邮件支持：如需其他帮助,请发邮件至 support@percipio.xyz。

A.3. 文档支持

您可能需要了解以下文档内容：

说明:

如需下载其他文档，请访问如下链接：

http://www.percipio.xyz/support/doc。

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