實現(xiàn)3D視覺的技術(shù)原理對比

隨著3D視覺應用方案的增加, 我們先介紹3D視覺實現(xiàn)技術(shù)原理，按照光學測量分類，分為主動測距法和被動測距法。

主動測距法是利用特定的，人為控制光源和聲源對物體目標進行照射，根據(jù)物體表面的反射特性及光學，聲學特性來獲取目標的三維信息。其特點是具有較高的測距精度、抗干擾能力和實時性，具有代表的是飛行時間法，結(jié)構(gòu)光法和激光三角測距法，那么下面我們一一介紹下這三個技術(shù)原理

面結(jié)構(gòu)光測量法

面結(jié)構(gòu)光測量法。面結(jié)構(gòu)光測量將各種模式的面結(jié)構(gòu)投影到被測物體上，例如將分布較密集的均勻光柵投影到被測物體上面，由于被測物體表面凹凸不平，具有不同的深度，所以表面反射回來的光柵條紋會隨著表面不同的深度發(fā)生畸變，這個過程可以看作是由物體表面的深度信息對光柵的條紋進行調(diào)制。所以被測物體的表面信息也就被調(diào)制在反射回來的光柵之中。通過被測物體反射回來的光柵與參考光柵之間的幾何關(guān)系，分析得到每一個被測點之間的高度差和深度信息。

1、優(yōu)點

1）、由于結(jié)構(gòu)光主動投射編碼光，因而非常適合在光照不足（甚至無光）、缺乏紋理的場景使用。

2）、結(jié)構(gòu)光投影圖案一般經(jīng)過精心設計，所以在一定范圍內(nèi)可以達到較高的測量精度。

3）、技術(shù)成熟，深度圖像可以做到相對較高的分辨率。

2、缺點

1）、室外環(huán)境基本不能使用。這是因為在室外容易受到強自然光影響，導致投射的編碼光被淹沒。增加投射光源的功率可以一定程度上緩解該問題，但是效果并不能讓人滿意。

2）、測量距離較近。物體距離相機越遠，物體上的投影圖案越大，精度也越差（想象一下手電筒照射遠處的情景），相對應的測量精度也越差。所以基于結(jié)構(gòu)光的深度相機測量精度隨著距離的增大而大幅降低。因而，往往在近距離場景中應用較多。

3）、容易受到光滑平面反光的影響。

TOF測量原理

飛行時間（Time of Flight，簡稱ToF）法，又叫做激光雷達（LiDAR）測距法。它將脈沖激光信號投射到物體表面，反射信號沿幾乎相同路徑反向傳至接收器，利用發(fā)射和接收脈沖激光信號的時間差可實現(xiàn)被測量表面每個像素的距離測量。ToF攝像頭則利用ToF測量原理（ToF圖像傳感器）來確定攝像頭與物體或周圍環(huán)境之間距離，并通過測量的點生成深度圖像或3D圖像。

激光三角測量法

• 激光線投射到物體上

• 相機從另一個角度看激光線(視角)

• 在每個傳感器列上檢測激光線的位置

?       à 物體的3D 橫截面輪廓

• 物體在激光線下方移動，收集多個輪廓以形成3D圖像

三種3D成像原理的對比如下：