3D傳感器的原理 第1張" title="3d傳感器原理：3D傳感器的原理 第1張-傳感器知識(shí)網(wǎng)"/>
3d傳感器原理：3D傳感器的原理
在計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)中，三維場(chǎng)景信息為圖像分割、目標(biāo)檢測(cè)、物體跟蹤等各類(lèi)計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用提供了更多的可能性，而深度圖像（Depth map）作為一種普遍的三維場(chǎng)景信息表達(dá)方式得到了廣泛的應(yīng)用。深度圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值可用于表征場(chǎng)景中某一點(diǎn)距離攝像機(jī)的遠(yuǎn)近。?
獲取深度圖像的方法可以分為兩類(lèi)：被動(dòng)測(cè)距傳感和主動(dòng)深度傳感。?
In short：深度圖像的像素值反映場(chǎng)景中物體到相機(jī)的距離，獲取深度圖像的方法=被動(dòng)測(cè)距傳感+主動(dòng)深度傳感。
被動(dòng)測(cè)距傳感
被動(dòng)測(cè)距傳感中最常用的方法是雙目立體視覺(jué)[1,2]，該方法通過(guò)兩個(gè)相隔一定距離的攝像機(jī)同時(shí)獲取同一場(chǎng)景的兩幅圖像，通過(guò)立體匹配算法找到兩幅圖像中對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，隨后根據(jù)三角原理計(jì)算出時(shí)差信息，而視差信息通過(guò)轉(zhuǎn)換可用于表征場(chǎng)景中物體的深度信息。基于立體匹配算法，還可通過(guò)拍攝同一場(chǎng)景下不同角度的一組圖像來(lái)獲得該場(chǎng)景的深度圖像。除此之外，場(chǎng)景深度信息還可以通過(guò)對(duì)圖像的光度特征[3]、明暗特征[4]等特征進(jìn)行分析間接估算得到。?
上圖展示了Middlebury Stereo Dataset中Tsukuba場(chǎng)景的彩色圖像、視差實(shí)際值與用Graph cuts算法得到的立體匹配誤差估計(jì)結(jié)果，該視差圖像可以用于表征場(chǎng)景中物體的三維信息。?
可以看到，通過(guò)立體匹配算法得到的視差圖雖然可以得到場(chǎng)景的大致三維信息，但是部分像素點(diǎn)的時(shí)差存在較大誤差。雙目立體視覺(jué)獲得視差圖像的方法受限于基線長(zhǎng)度以及左右圖像間像素點(diǎn)的匹配精確度，其所獲得的視差圖像的范圍與精度存在一定的限制。
In short, 常用于深度圖像增強(qiáng)領(lǐng)域的測(cè)試數(shù)據(jù)集Middlebury Stereo Dataset屬于被動(dòng)測(cè)距傳感；被動(dòng)測(cè)距傳感=兩個(gè)相隔一定距離的相機(jī)獲得兩幅圖像+立體匹配+三角原理計(jì)算視差（disparity）
主動(dòng)測(cè)距傳感
主動(dòng)測(cè)距傳感相比較于被動(dòng)測(cè)距傳感最明顯的特征是：設(shè)備本身需要發(fā)射能量來(lái)完成深度信息的采集。這也就保證了深度圖像的獲取獨(dú)立于彩色圖像的獲取。近年來(lái)，主動(dòng)深度傳感在市面上的應(yīng)用愈加豐富。主動(dòng)深度傳感的方法主要包括了TOF（Time of Flight）、結(jié)構(gòu)光、激光掃描等。
TOF相機(jī)
TOF相機(jī)獲取深度圖像的原理是：通過(guò)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景發(fā)射連續(xù)的近紅外脈沖，然后用傳感器接收由物體反射回的光脈沖。通過(guò)比較發(fā)射光脈沖與經(jīng)過(guò)物體反射的光脈沖的相位差，可以推算得到光脈沖之間的傳輸延遲進(jìn)而得到物體相對(duì)于發(fā)射器的距離，最終得到一幅深度圖像。?
TOF相機(jī)所獲得的深度圖像有以下的缺陷：?
1. 深度圖像的分辨率遠(yuǎn)不及彩色圖像的分辨率?
2. 深度圖像的深度值受到顯著的噪聲干擾?
3. 深度圖像在物體的邊緣處的深度值易出現(xiàn)誤差，而這通常是由于一個(gè)像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景涵蓋了不同的物體表面所引起的。?
除此之外，TOF相機(jī)的通常價(jià)格不菲。?
結(jié)構(gòu)光與Kinect
結(jié)構(gòu)光是具有特定模式的光，其具有例如點(diǎn)、線、面等模式圖案。
基于結(jié)構(gòu)光的深度圖像獲取原理是：將結(jié)構(gòu)光投射至場(chǎng)景，并由圖像傳感器捕獲相應(yīng)的帶有結(jié)構(gòu)光的圖案。
由于結(jié)構(gòu)光的模式圖案會(huì)因?yàn)槲矬w的形狀發(fā)生變形，因此通過(guò)模式圖像在捕捉得到的圖像中的位置以及形變程度利用三角原理計(jì)算即可得到場(chǎng)景中各點(diǎn)
的深度信息。
結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)提供了高精度并且快速的三維信息，其在汽車(chē)、游戲、醫(yī)療等領(lǐng)域均已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
基于結(jié)構(gòu)光的思想，微軟公司推出了一款低價(jià)優(yōu)質(zhì)的結(jié)合彩色圖像與深度圖像的體感設(shè)備Kinect，該設(shè)備被應(yīng)用于如人機(jī)交互（Xbox系列游戲機(jī)）、三維場(chǎng)景重建、機(jī)器視覺(jué)等諸多領(lǐng)域。?
?
微軟公司的Kinect有三個(gè)鏡頭，除了獲取RGB彩色圖像的攝像機(jī)之外，左右兩邊的鏡頭分別是紅外線發(fā)射器和紅外線CMOS攝像機(jī)，這兩個(gè)鏡頭共同構(gòu)成了Kinect的深度傳感裝置，其投影和接收區(qū)域相互重疊，如下圖所示。?
Kinect采用了一種名為光編碼（Light Coding）的技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光方法投射一幅二維模式圖案的方法，Kinect的光編碼的紅外線發(fā)射機(jī)發(fā)射的是一個(gè)具有三維縱深的“立體編碼”。光編碼的光源被稱(chēng)為激光散斑，其形成原理是激光照射到粗糙物體或穿透毛玻璃后得到了隨機(jī)的衍射斑點(diǎn)。激光散斑具有高度的三維空間隨機(jī)性。當(dāng)完成一次光源標(biāo)定后，整個(gè)空間的散斑圖案都被記錄，因此，當(dāng)物體放進(jìn)該空間后，只需得知物體表面的散斑圖案，就可以知道該物體所處的位置，進(jìn)而獲取該場(chǎng)景的深度圖像。紅外攝像機(jī)捕獲的紅外散斑圖像如下圖所示，其中左側(cè)的圖片展現(xiàn)了右側(cè)圖片中框中的細(xì)節(jié)。?
Kinect低廉的價(jià)格與實(shí)時(shí)高分辨率的深度圖像捕捉特性使得其在消費(fèi)電子領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展，然而Kinect的有效測(cè)距范圍僅為800毫米到4000毫米，對(duì)處在測(cè)距范圍之外的物體，Kinect并不能保證準(zhǔn)確深度值的獲取。Kinect捕獲的深度圖像存在深度缺失的區(qū)域，其體現(xiàn)為深度值為零，該區(qū)域意味著Kinect無(wú)法獲得該區(qū)域的深度值。而除此之外，其深度圖像還存在著深度圖像邊緣與彩色圖像邊緣不對(duì)應(yīng)、深度噪聲等問(wèn)題。Kinect所捕獲的彩色圖像與深度圖像如下圖所示。?
Kinect所捕獲的深度圖像產(chǎn)生深度缺失區(qū)域的原因多種多樣。除了受限于測(cè)距范圍，一個(gè)重要的原因是目標(biāo)空間中的一個(gè)物體遮擋了其背后區(qū)域。這種情況導(dǎo)致了紅外發(fā)射器所投射的圖案無(wú)法照射到背后區(qū)域上，而背后區(qū)域卻有可能被處在另一個(gè)視角的紅外攝像機(jī)捕捉到，然而該區(qū)域并不存在散斑圖案，該區(qū)域的深度信息也就無(wú)法被獲得。【Oops，原來(lái)遮擋是這樣導(dǎo)致了深度值缺失，作者果然厲害，兩句話讓人茅塞頓開(kāi)！】物體表面的材質(zhì)同樣會(huì)影響Kinect深度圖像的獲取。當(dāng)材質(zhì)為光滑的平面時(shí)，紅外投射散斑光束在物體表面產(chǎn)生鏡面反射，紅外攝像機(jī)無(wú)法捕捉該物體反射的紅外光，因此也就無(wú)法捕獲到該表面的深度；當(dāng)材質(zhì)為吸光材料時(shí)，紅外投射散斑被該表面所吸收而不存在反射光，紅外攝像機(jī)同樣無(wú)法捕捉到該表面的深度信息。【材質(zhì)對(duì)深度缺失的影響，分析到位】除此之外，Kinect所捕獲的深度圖像存在的與彩色圖像邊緣不一致的問(wèn)題主要是由彩色攝像機(jī)與紅外攝像機(jī)的光學(xué)畸變引起的。
激光雷達(dá)
激光雷達(dá)測(cè)距技術(shù)通過(guò)激光掃描的方式得到場(chǎng)景的三維信息。其基本原理是按照一定時(shí)間間隔向空間發(fā)射激光，并記錄各個(gè)掃描點(diǎn)的信號(hào)從激光雷達(dá)到被測(cè)場(chǎng)景中的物體，隨后又經(jīng)過(guò)物體反射回到激光雷達(dá)的相隔時(shí)間，據(jù)此推算出物體表面與激光雷達(dá)之間的距離。?
激光雷達(dá)由于其測(cè)距范圍廣、測(cè)量精度高的特性被廣泛地用于室外三維空間感知的人工智能系統(tǒng)中，例如自主車(chē)的避障導(dǎo)航、三維場(chǎng)景重建等應(yīng)用中。下圖展示的是激光雷達(dá)Velodyne HDL-64E在自主車(chē)中的應(yīng)用，該激光雷達(dá)能夠獲取360°水平方向上的全景三維信息，其每秒能夠輸出超過(guò)130萬(wàn)個(gè)掃描點(diǎn)的數(shù)據(jù)。全向激光雷達(dá)曾在美國(guó)舉辦的DARPA挑戰(zhàn)賽中被許多隊(duì)伍所采用，其也成為了自主行駛車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)配置。?
然而，激光雷達(dá)所捕獲的三維信息體現(xiàn)在彩色圖像坐標(biāo)系下是不均勻并且稀疏的。由于單位周期內(nèi)，激光掃描的點(diǎn)數(shù)是有限的，當(dāng)把激光雷達(dá)捕獲的三維點(diǎn)投射到彩色圖像坐標(biāo)系下得到深度圖像時(shí)，其深度圖像的深度值以離散的點(diǎn)的形式呈現(xiàn)，深度圖像中許多區(qū)域的深度值是未知的。這也就意味著彩色圖像中的某些像素點(diǎn)并沒(méi)有對(duì)應(yīng)的深度信息。?
3d傳感器原理：3D線光譜共焦傳感器工作原理
光譜共焦技術(shù)是一種基于軸向色差和色彩編碼技術(shù)的光學(xué)檢測(cè)方法，將傳感器發(fā)射端發(fā)出的復(fù)色光色散為波長(zhǎng)連續(xù)的光譜，通過(guò)色彩編碼，將波長(zhǎng)準(zhǔn)確映射到被測(cè)物，通過(guò)測(cè)量反射光的波長(zhǎng)，建立傳感器距離與波長(zhǎng)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取被測(cè)物的位置信息。
熵智科技自研的3D線光譜共焦傳感器SZ-Spec系列，采用同軸共焦光學(xué)設(shè)計(jì)，測(cè)量精度高、角度適應(yīng)性廣、測(cè)量穩(wěn)定性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，出色的動(dòng)態(tài)范圍和信噪比，能夠輕松地用于測(cè)量物體的厚度、平面度、微觀形貌、微小瑕疵、翹曲度等，解決3D輪廓精密測(cè)量問(wèn)題，滿足半導(dǎo)體、3D玻璃、精密點(diǎn)膠、精密零部件等測(cè)量和檢測(cè)需求。
3D
視覺(jué)傳感器
早期
3D
傳感系統(tǒng)一般都使用
LED
作為紅外光源，但是隨著
VCSEL
芯片技術(shù)的成
熟，在精確度、小型化、低功耗、可靠性等角度全方面占優(yōu)，因而現(xiàn)在常見(jiàn)的
3D
攝像頭
系統(tǒng)一般都采用
VCSEL
作為紅外光源。
主
動(dòng)測(cè)距方法的基本思想是利用特定的、
人為控制光源和聲源對(duì)物體目標(biāo)進(jìn)行照射，
根據(jù)
物體表面的反射特性及光學(xué)、
聲學(xué)特性來(lái)獲取目標(biāo)的三維信息。
其特點(diǎn)是具有較高的測(cè)距精
度、抗干擾能力和實(shí)時(shí)性，具有代表性的主動(dòng)測(cè)距方法有結(jié)構(gòu)光法、飛行時(shí)間法、和三角測(cè)
距法。
根據(jù)投影光束形態(tài)的不同，
結(jié)構(gòu)光法又可分為光點(diǎn)式結(jié)構(gòu)光法、
光條式結(jié)構(gòu)光法和光面
式結(jié)構(gòu)光法等。
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3d傳感器原理：3D視覺(jué)基礎(chǔ)（基本原理及3D傳感器基本參數(shù)）
本人所在行業(yè)屬于3D視覺(jué)方向，因此最近也是學(xué)習(xí)了很多3D視覺(jué)的知識(shí)，這次專(zhuān)門(mén)總結(jié)一下。
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器視覺(jué)中，2D指的是X方向加Y方向，那么3D視覺(jué)自然就是加了一個(gè)Z方向。目前我接觸到的公司產(chǎn)品是3D激光輪廓儀，也叫3D激光傳感器，線激光傳感器，采用的是激光三角測(cè)距法。
3D相機(jī)的工作原理
在傳統(tǒng)的2D視覺(jué)中，一套詳細(xì)的解決方案最基礎(chǔ)的是相機(jī)、鏡頭、和光源。根據(jù)客戶(hù)的需求以及現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境，通過(guò)一些公式計(jì)算出符合要求的相機(jī)和鏡頭，最后根據(jù)客戶(hù)的成本需求來(lái)選出最合適的相機(jī)加鏡頭。最后的光源是整套解決方案中比較難的一個(gè)點(diǎn)，要根據(jù)客戶(hù)所測(cè)物件的不同來(lái)選擇合適的光源，保證能夠清晰的成像。大家可以看出來(lái)，2D視覺(jué)對(duì)于工程師的要求比較高，要擁有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，有一定的光學(xué)和軟件知識(shí)，而3D相機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)就要簡(jiǎn)單一些。
一般3D相機(jī)都會(huì)集成在一個(gè)框架內(nèi)，不會(huì)像2D視覺(jué)系統(tǒng)那樣區(qū)分開(kāi)來(lái)。這里我放一張基恩士最新型的一款3D激光輪廓儀給大家看一看：
基本上目前市面上的3D激光相機(jī)都是這個(gè)樣子，里面集成了激光發(fā)射器、鏡頭以及感光芯片。下面我們就來(lái)好好講一講3D相機(jī)的工作原理。
在3D相機(jī)中，取代光源的是激光發(fā)射器，通過(guò)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，激光發(fā)射器發(fā)出的激光會(huì)形成一條直線，激光投射到物體表面就會(huì)形成反射，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)下，反射光會(huì)被鏡頭捕捉到，最后通過(guò)鏡頭反射到感光芯片上。因此，3D相機(jī)內(nèi)部最重要的三個(gè)部件分別為激光發(fā)射器，鏡頭和感光芯片，同時(shí)還會(huì)加一些FPGA或者ARM用于圖形處理，比如圖像算法以及圖像濾波。一般情況下，激光發(fā)射器需要優(yōu)秀的光學(xué)工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如不同的透鏡反射出來(lái)的激光也會(huì)有不同的效果；鏡頭基本上也都是正常我們看見(jiàn)的鏡頭，感光芯片一般會(huì)選擇高精度的CMOS芯片。
一般我們把激光線方向稱(chēng)為X方向，也就是激光照射出來(lái)的那條線定義為X軸，高度為Z方向，通過(guò)一次靜態(tài)拍照，我們可以得到X和Z兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)，那么Y方向呢，我們一般把運(yùn)動(dòng)方向記為Y方向，也就是說(shuō)。我們可以通過(guò)移動(dòng)相機(jī)或者移動(dòng)物體，并且讓相機(jī)持續(xù)不斷的拍照，就形成了連續(xù)的Y方向數(shù)據(jù)，最后組合在一起，就是我們所需要的3D數(shù)據(jù)了。
2. 3D相機(jī)的測(cè)量原理
下面我們來(lái)了解一下3D激光相機(jī)的測(cè)距原理，我司采用的是激光三角測(cè)距法，一般工業(yè)領(lǐng)域都是普遍采用這個(gè)方法，因?yàn)榧す馊菧y(cè)距法的精度比較高，抗干擾能力也很強(qiáng)，此外，還有很多的測(cè)距方法，主要分為兩個(gè)大類(lèi)，分別是被動(dòng)測(cè)量類(lèi)和主動(dòng)測(cè)量類(lèi)。被動(dòng)測(cè)量類(lèi)分為單目視覺(jué)、雙目視覺(jué)和多目視覺(jué)；主動(dòng)測(cè)量類(lèi)分為結(jié)構(gòu)光法，TOF飛行時(shí)間法，激光三角測(cè)距法。TOF飛行時(shí)間法也是一種比較常見(jiàn)的3D光學(xué)測(cè)距方法，主要用于手機(jī)領(lǐng)域，比如手機(jī)的人臉識(shí)別，因?yàn)門(mén)OF飛行時(shí)間的測(cè)量范圍比較大，可以達(dá)到20米到30米，比較適合手機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行一些AR/VR交互。
激光三角測(cè)距法我就不細(xì)講了，因?yàn)榫W(wǎng)上的資料實(shí)在是太多了，直接百度搜索激光三角測(cè)距法原理即可。
3. 3D相機(jī)中主要使用到的一些技術(shù)參數(shù)
在與客戶(hù)的接觸中，經(jīng)常客戶(hù)會(huì)咨詢(xún)一些硬件參數(shù)問(wèn)題，我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上關(guān)于3D視覺(jué)的資料真的少的可憐，所以好好整理了一番。
在2D視覺(jué)中，會(huì)有許多專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)名詞，比如視場(chǎng)，分辨率，重復(fù)精度等，3D視覺(jué)中也是如此。
在3D視覺(jué)中大致以以下術(shù)語(yǔ)：
視野范圍/視場(chǎng)(FOV)
是指在某一工作距離下傳感器激光線方向能掃到的最大寬度。在2D視覺(jué)中，視場(chǎng)一般是兩個(gè)值，即X方向*Y方向，而3D視覺(jué)只有一個(gè)值。一般情況下就是在傳感器最佳工作距離下激光線的長(zhǎng)度，注意是在工作距離下的長(zhǎng)度，畢竟激光發(fā)射出來(lái)形成一個(gè)光面，如果沒(méi)有遮擋理論上是無(wú)限長(zhǎng)的。
此外，3D相機(jī)還分為近視場(chǎng)，中視場(chǎng)，遠(yuǎn)視場(chǎng)。
測(cè)量范圍
傳感器的近視場(chǎng)到遠(yuǎn)視場(chǎng)的距離。這個(gè)概念有點(diǎn)像2D視覺(jué)中的景深，即Z軸可清晰成像的范圍。
工作距離
傳感器下表面到被測(cè)物表面的距離。這里的傳感器指的就是相機(jī)，每臺(tái)相機(jī)的工作距離是不一樣的，一定要記住工作距離，不然選好了相機(jī)發(fā)現(xiàn)客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)的安裝高度達(dá)不到相機(jī)的工作距離要求，那么你前期的準(zhǔn)備工作就全部浪費(fèi)掉了。
分辨率
傳感器可以識(shí)別的最小尺寸。跟圖像傳感器一般是CMOS芯片的晶圓尺寸也就是感光元件有關(guān)系。
線性度
也叫準(zhǔn)確度，直線度。一般指的是Z線性度，為偏差值（參考值與測(cè)量值的差值）與測(cè)量范圍的比值
重復(fù)精度
也叫做重復(fù)性。是指將被測(cè)物重復(fù)掃描4100次后的最大偏差值。
垂直分辨率
能夠測(cè)量出的最小高度
水平分辨率
能夠測(cè)量的最小寬度
運(yùn)動(dòng)方向
在運(yùn)動(dòng)方向還有幾個(gè)術(shù)語(yǔ)如下：
線間距：反映傳感器接收到的觸發(fā)信號(hào)間隔。這個(gè)參數(shù)跟編碼器信號(hào)或者外部信號(hào)頻率有關(guān)系。比如假設(shè)一萬(wàn)個(gè)脈沖走10毫米，那么信號(hào)間隔就為1微米。
掃描頻率(HZ)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳感器能夠獲取的3D輪廓線數(shù)目，反映傳感器當(dāng)前配置下的處理極限。比如2K那就是一秒最多可以跑兩千條線。這個(gè)參數(shù)也是客戶(hù)經(jīng)常會(huì)問(wèn)到的一個(gè)參數(shù)。一般情況下，掃描范圍越大，曝光時(shí)間越長(zhǎng)，掃描頻率越低。這個(gè)參數(shù)還分為全幅掃描頻率和ROI掃描頻率。
公式：最大掃描速度=掃描頻率*線間距。假設(shè)我這里有一個(gè)相機(jī)掃描頻率為1000，線間距為1um，那么1秒他最快只能掃1mm，如果被測(cè)物體長(zhǎng)1cm，那么我需要掃描至少10秒鐘才能將這個(gè)物體的長(zhǎng)度掃出來(lái)。一般情況下，相機(jī)的最大掃描頻率是固定的，所以只能改動(dòng)線間距，線間距和編碼器或者外部信號(hào)有關(guān)，也就是說(shuō)，如果想加快掃描速度，那么只能加大編碼器的信號(hào)，也就是讓物體或者相機(jī)的移動(dòng)速度變快。但是速度過(guò)快也可能導(dǎo)致缺少數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，導(dǎo)致某些缺陷沒(méi)有捕捉到。
下面這張圖就是對(duì)3D傳感器的一些參數(shù)的可視化，來(lái)自于某視覺(jué)公司的培訓(xùn)PPT。
下面我們來(lái)看一下基恩士的產(chǎn)品目錄中的參數(shù)列表：
對(duì)比前面的參數(shù)可視化圖，是不是覺(jué)得這些參數(shù)都比較容易理解了。
現(xiàn)在對(duì)于這些參數(shù)是不是一目了然。
將一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)理解透徹，不僅在面對(duì)客戶(hù)時(shí)可以更加專(zhuān)業(yè)，也是為了可以在客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)更好的解決問(wèn)題。
目前3D視覺(jué)有著2D視覺(jué)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但3D視覺(jué)同樣也有一些重難點(diǎn)需要解決。
比如如何知道一個(gè)物體能否被準(zhǔn)確的掃描出來(lái)呢，測(cè)量是否成功取決于有多長(zhǎng)時(shí)間可以用于測(cè)量。被測(cè)物體通過(guò)探頭光束的速度越慢，越多時(shí)間可以被用于測(cè)量。因此，不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為一個(gè)靜態(tài)測(cè)量可行，就一定意味著動(dòng)態(tài)測(cè)量也是可行的。測(cè)量的結(jié)果也取決于被測(cè)物體表面的反光特性。也就是說(shuō)被測(cè)物體表面的反光性或吸光性的強(qiáng)弱，會(huì)決定是否可以測(cè)得有效信號(hào)。被測(cè)材料本身也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。舉例來(lái)講，如果半透明被測(cè)物體的透明度過(guò)高，測(cè)量信號(hào)可能完全失真了。最后一個(gè)應(yīng)該考慮的因素是被測(cè)物體的輪廓缺陷，可能產(chǎn)生陰影的輪廓以及多次反射的表面影響。以上這些基本因素都可能明顯影響測(cè)量信號(hào)質(zhì)量以及測(cè)量結(jié)果。
除去上面提到的這些影響因素，一個(gè)清晰可識(shí)別的輪廓表面反射的持續(xù)信號(hào)仍然可能是難以使用的缺損信號(hào)。如果想避免這種情況，輪廓儀的每一個(gè)獨(dú)立參數(shù)都必須正確設(shè)置并適合被測(cè)物體。使用正確的濾波器以及曝光時(shí)間的設(shè)定，往往能夠改善不良信號(hào)，經(jīng)過(guò)不斷嘗試最終可以完成測(cè)試。舉例來(lái)講，測(cè)量一個(gè)快速移動(dòng)的黑色橡膠被測(cè)物體，較短的曝光時(shí)間和被測(cè)物體的高吸光性都會(huì)更容易導(dǎo)致一個(gè)不良的測(cè)量結(jié)果。而與之相反，如果黑色被測(cè)物體不移動(dòng)或較慢移動(dòng)，較長(zhǎng)的曝光時(shí)間可能更有助于獲得完整的輪廓信息。但是這樣就會(huì)影響到檢測(cè)速度，各有利弊。
目前3D視覺(jué)在掃描透明物體比如玻璃的時(shí)候效果往往不佳，因?yàn)椴Ａ强梢灾苯幼尲す馔干溥^(guò)去的，導(dǎo)致CMOS芯片上難以成像，還有一個(gè)就是多重反射的問(wèn)題，也會(huì)造成成像錯(cuò)誤。
此外，3D視覺(jué)還會(huì)遇到一個(gè)視覺(jué)陰影問(wèn)題，也就是處于相機(jī)掃描角度的原因，會(huì)出現(xiàn)視野盲區(qū)。
所幸是目前學(xué)術(shù)界對(duì)于計(jì)算機(jī)詩(shī)句和3D視覺(jué)很是熱衷，越來(lái)越多的新技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)，開(kāi)始彌補(bǔ)上述的缺點(diǎn)，據(jù)我所知，上述這些問(wèn)題現(xiàn)在都已經(jīng)有看了可行且可以落地的結(jié)局方法，真是可喜可賀。
以上就是我大致的總結(jié)，如果有讀者有幸讀此文章，并且手里有更多3D視覺(jué)的資料，最好是關(guān)于3D傳感器這塊的，無(wú)論是硬件方面還是光學(xué)方面，亦或是算法，濾波方面。都可以分享給我。謝謝。
學(xué)海無(wú)涯，學(xué)無(wú)止境，大家共勉。
