機(jī)器視覺里的較量｜3D機(jī)器視覺

立體視覺、結(jié)構(gòu)光、激光三角測(cè)量以及TOF選手閃亮登場(chǎng)！

3D代表隊(duì)：異軍突起

隨著科技的不斷進(jìn)步，特別是工業(yè)4.0的到來，廣泛采用工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線成為制造業(yè)的核心裝備。讓我們對(duì)3D成像解決方案的需求也逐漸增加，傳統(tǒng)的2D視覺已無法滿足對(duì)復(fù)雜對(duì)象識(shí)別和尺寸測(cè)量應(yīng)用日益準(zhǔn)確的測(cè)量要求。而且，人與機(jī)器人協(xié)同工作逐漸取代單一人工操作成為主流，而處理復(fù)雜的交互情況是傳統(tǒng)2D視覺做不到的。因而，3D視覺逐漸崛起成為當(dāng)今各行業(yè)的大勢(shì)。

現(xiàn)如今，3D視覺有四種主要技術(shù)：立體視覺，結(jié)構(gòu)光3D成像，激光三角測(cè)量和ToF。下面，就讓主頁妹好好為大家介紹一下各位選手：

立體視覺

目前立體視覺常用于3D電影中，它通過安裝兩個(gè)相機(jī)分別從不同的視角拍攝同一景物，通過對(duì)圖像特征點(diǎn)的提取和匹配，建立被拍攝景物的幾何模型，通過雙目視差原理將兩臺(tái)攝像機(jī)拍攝的景物協(xié)同播放，形成相應(yīng)的立體3D影像。這類似于我們的大腦如何以視覺方式測(cè)量距離。因此，將認(rèn)知過程轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要大量的計(jì)算工作。

▲立體視覺形成3D影像原理

結(jié)構(gòu)光

結(jié)構(gòu)光是將預(yù)定的光圖案投影到物體上，然后相機(jī)捕捉物體反射的光來分析獲得物體的深度信息。結(jié)構(gòu)光對(duì)幀速?zèng)]有概念上的限制，沒有運(yùn)動(dòng)模糊，而且它對(duì)多路徑接口具有魯棒性。

結(jié)構(gòu)光是主動(dòng)照明，這需要甄選符合條件的相機(jī)，還需要透鏡與圖案投影儀之間準(zhǔn)確且穩(wěn)定的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。其存在失準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，并且反射的圖案對(duì)環(huán)境中的光學(xué)干擾敏感，室內(nèi)應(yīng)用。

▲結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理

激光三角測(cè)量

激光三角測(cè)量系統(tǒng)使用激光將物體上的數(shù)千個(gè)點(diǎn)照亮，并且使用相機(jī)準(zhǔn)確定位每個(gè)點(diǎn)。它通過測(cè)量一條線的幾何偏移，該線的值與物體的高度有關(guān)。由于激光點(diǎn)、相機(jī)和激光形成三角形，因此該技術(shù)被稱為三角測(cè)量，該系統(tǒng)甚至可以使用三角函數(shù)來計(jì)算出被測(cè)物的深度。

激光三角測(cè)量通常用于需要高精度、穩(wěn)定和低溫漂移的位移和位置監(jiān)控的應(yīng)用中。但是，該技術(shù)僅覆蓋很短的范圍，對(duì)環(huán)境光敏感，并且只能掃描應(yīng)用。還需要復(fù)雜的算法和校準(zhǔn)。

▲激光三角測(cè)量原理

飛行時(shí)間（TOF）

飛行時(shí)間（ToF）掃描通過測(cè)量激光發(fā)出的光在相機(jī)和物體之間傳播所花費(fèi)的時(shí)間來確定物體的深度，長(zhǎng)度和寬度。典型的TOF 3D掃描系統(tǒng)每秒可測(cè)量物體上10,000至100,000個(gè)點(diǎn)的距離。該系統(tǒng)具有較小的縱橫比，使用一臺(tái)相機(jī)一次便可測(cè)量完畢，并且在環(huán)境光條件下也能很好地運(yùn)行。缺點(diǎn)包括需要主動(dòng)照明同步以及潛在的多徑干擾和距離混疊。

▲飛行時(shí)間（TOF）測(cè)量原理

Battle，就是要全面

主頁姐：上面，我們介紹3D視覺代表隊(duì)選送的四位選手，接下來我們就開啟比賽吧！各位選手各就各位，RACE START~

不重要的比賽結(jié)果

總的來說，無論是立體視覺、結(jié)構(gòu)光、激光三角測(cè)量還是TOF，沒有哪種技術(shù)是更好的，只有哪種技術(shù)是更適合的。主頁妹想到，這時(shí)候視友們也會(huì)問了，如何選擇面對(duì)3D視覺需求選擇更適合的技術(shù)呢？當(dāng)然是—找凌云光??！20多年機(jī)器視覺經(jīng)驗(yàn)，為您臻選出更好的解決方案！