三维视觉成像作为当前工业视觉信息感知的主题技术，随着工业4.0时期的邻近，3D视觉成像在造作业的热度也愈加高涨，下面我们将通过三种常见的三种光学三维视觉成像技术为各人做一个单一的介绍！

飞行功夫法（通过光线的功夫差复原深度）

飞行功夫（Time of Flight，ToF）3D成像是一种通过给丈量光脉冲从发射到接管所需的功夫差来获取深度信息的技术，指标陆续发送光脉冲，而后用传感器接管从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行（往返）功夫来得到指标物距离的一种成像技术
。凭据测距方式的分歧，还能够分为直接丈量飞行功夫（D-ToF）和间接丈量飞行功夫（I-ToF）
。

直接丈量飞行功夫（D-ToF）通过向被测物体发射和接管N次光信号，而后对接管到的光信号的飞行功夫进行直接统计，其中呈显斓率最高的飞行功夫被用来推算被测物体的景深
。DTOF丈量的是发射脉冲和接管脉冲之间的功夫距离
。

推算公式为：丈量距离=(光子传布功夫/2)*光的速度

间接丈量飞行功夫（I-ToF），全称indirect Time of Flight，即iTof是通过丈量相位偏移来间接丈量光的飞行功夫，而非直接丈量飞行功夫
。大无数ITOF间接丈量规划使用丈量相位偏移的步骤，即发射正弦波/方波和接管正弦波/方波之间的相位差
。

相位到距离深度推算公式为：

C:光的速度
。

fm:设造频率
。

在丈量精度上，dTof的丈量精度不会随着丈量距离的增大而降低，iTof的丈量精度会受到丈量距离的影响
。在功耗上，由于dTof选取脉冲波，可能达到超低占空比，所以功耗低
。而iTof随着丈量距离的增大，必要提高光照功率或者耽搁曝光功夫来获取更高的精度，因而所需的功耗也会大幅增长
。整体而言，TOF成像的特点是检测速度快、视场大、工作距离远，价值相对便宜，但精度不尽如人意，易受环境光线的影响
。

结构光法（散斑投射）

结构光法是目前使用最宽泛的一种视觉成像技术，也是目前是机械人3D视觉感知的重要方式，合用于各类表表纹理的物体，丈量精度较高
。

结构光成像系统是由若干个投影仪和相机组成，常用的结构大局有：单投影仪-单相机、单投影仪-双相机、单投影仪-多相机、单相机-双投影仪和单相机-多投影仪等典型结构大局
。常用的投影仪重要有下列几种类型：液晶投影（LCD）、数字光调造投影（DLP，如数字微镜器件（DMD）、激光LED图案直接投影
。

道理：投影仪向指标物体投射特定的结构光照明图案，由相机摄取被指标调造后的图像，再通过图像处置和视觉模型求出指标物体的三维信息
。凭据结构光投影次数，能够分成单次投影3D和屡次投影3D步骤
。

单次投影结构光重要选取空间复用编码和频率复用编码大局实现，常用的编码大局有：彩色编码、灰度索引、几何状态编码和随机黑点
。目前在机械人手眼系统利用中，对于三维丈量精度要求不高的场所，如码垛、拆垛、三维抓取等，比力受欢迎的是投射伪随机黑点获得指标三维信息
。

屡次投影3D步骤重要选取功夫复用编码方式实现，常用的图案编码大局有：二进造编码、多频相移编码τ35和混合编码法（如格雷码十相移条纹）等
。

条纹投影3D成像根基道理是利用推算机天生结构光图案或用特殊的光学装置产生结构光，经过光学投影系统投射至被测物体表表，而后选取图像获取设备（如CCD或CMOS相机）采集被物体表表调造后产生变形的结构光图像，利用图像处置算法推算图像中每个像素点与物体概括上点的对应关系
；最后通过系统结构模型及其标定技术，推算得到被测物体的三维概括信息
。

在现实利用中，常选取格雷码投影、正弦相移条纹投影或格雷码十正弦相移混合投影3D技术
。

立体视觉成像

立体视觉成像是用一只眼睛或两只眼睛感知三维结构，通过从分歧视点获取两幅或多幅图像，而后凭据图像中的差距进行模型沉建，从而得到指标物体的三维结构或深度信息
。凭据沉建所需图像数量的分歧，立体视觉法重要分为单幅图像法、基于双目视觉法以及多目立体视觉法
。

单目视觉成像

单目视觉深度感知线索通常有：透视、焦距差距、多视觉成像、覆盖、阴影、活动视差等
。在机械人视觉里还能够用镜像1，以及其他 shape from X10等步骤实现
。

双目视觉成像

双目视觉深度感知视觉线索有：眼睛的收敛地位和双目视差
。在机械视觉里利用两个相机从两个视点对统一个指标场景获取两个视点图像再推算两个视点图像中同名点的视差获得指标场景的3D深度信息
。

典型的双目立体视觉推算过程蕴含下面四个步骤：图像畸变改过、立体图像对校对、图像配准和三角法沉投影视差图推算
。

多（目）视觉成像

也称多视点立体成像，用单个或多个相机从多个视点获取统一个指标场景的多幅图像，沉构指标场景的三维信息
。其根基道理如下图所示
。

多视点立体成像重要用于下列几种场景：

1）使用多个相机从分歧视点，获取统一个指标

场景多幅图像，而后基于特点的立体沉构等算法求取场景深度和空间结构信息

2）从活动复原状态（SM）的技术
。使用统一相机在其内参数不变的前提下，从分歧视点获取多幅图像，沉构指标场景的三维信息
。该技术常用于跟踪指标场景中大量的节造点，陆续复原场景的3D结构信息、相机的姿势和地位
。

立体视觉成像最大的特点就是不必要额表的光源，传统的天然光就能够满足需要，利用宽泛且抗滋扰性强
。但由于必要在多个相机之间成立点对点的对应关系，步骤相对繁琐，对于表表纹理不丰硕的指标可能不够正确
。

素材仅供进建--参考起源：机械人网、知乎大大通--