双目结构光3D原理
雙目結構光系統
如上圖所示:
:就是帶有一定結構的,而且我們自己是知道光源的這種結構的。
結構光三維視覺也是基于光學三角測量原理。光學投射器將一定模式的結構光透射于物體表面,在表面上形成由被測物體表面形狀所調制的光條三維圖像。
該三維圖像由處于另一位置的攝像機探測,從而獲得光條二維畸變圖像。光條的畸變程度取決于光學投射器與攝像機之間的相對位置和物體表面形狀輪廓(高度)。
直觀上,沿著光條顯示出的位移(或者偏移)與物體表面高度成比例,扭結表示了平面的變化,不連續顯示了表面的物理間隙。當光學投射器與攝像機之間的相對位置一定時,由畸變的二維光條圖像坐標便可重現物體表面三維形狀輪廓。由光學投射器、攝像機、計算機系統即構成了結構光三維視覺系統。
結構光(Structured light):通常采用特定波長的不可見的紅外激光作為光源,它發射出來的光經過一定的編碼投影在物體上,通過一定算法來計算返回的編碼圖案的畸變來得到物體的位置和深度信息。根據編碼圖案不同一般有條紋結構光—enshape ,編碼結構光—Mantis Vision, Realsense(F200), 散斑結構光–apple(primesense)
特定波長的Laser 發出的結構光照射在物體表面,其反射的光線被帶濾波的camera 相機接收,濾波片保證只有該波長的光線能為camera 所接受。芯片對接收到的光斑圖像進行運算,得出物體的深度數據。
如上圖所示:雙目結構光系統
相位法:近年來基于相位的光柵投影三維輪廓測童技術有了很大的發展,將光柵圖案投射到被測物表面,受物體高度的調制,光柵條紋發生形變,這種變形條紋可解釋為相位和振幅均被調制的空間載波信號。采集變形條紋并且對其進行解調可以得到包含高度信息的相位變化,
最后根據三角法原理計算出高度,這類方法又稱為相位法。基于相位測量的三維輪廓測量技術的理論依據也是光學三角法,但與光學三角法的輪廓術有所不同,它不直接去尋找和判斷由于物體高度變動后的像點,而是通過相位測量間接地實現,由于相位信息的參與,使得這類方法與單純光學三角法有很大區別。
飛行時間法ToF
如上圖所示:飛行時間法ToF
飛行時間是從Time of Flight直譯過來的,簡稱TOF。其基本原理是通過連續發射光脈沖(一般為不可見光)到被觀測物體上,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物距離。
TOF法根據調制方法的不同,一般可以分為兩種:脈沖調制(Pulsed Modulation)和連續波調制(Continuous Wave Modulation)。
TOF深度相機對時間測量的精度要求較高,即使采用最高精度的電子元器件,也很難達到毫米級的精度。因此,在近距離測量領域,尤其是1m范圍內,TOF深度相機的精度與其他深度相機相比還具有較大的差距,這限制它在近距離高精度領域的應用。
總結
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