三維視覺技術(shù)的核心：結(jié)構(gòu)光

三維視覺主要包括雙目立體視覺和結(jié)構(gòu)光三維視覺,還有其他三維視覺技術(shù),如由明暗恢復(fù)性能、由紋理恢復(fù)形狀、激光測距、莫爾陰影與散焦測距等。

結(jié)構(gòu)光檢測技術(shù)屬于非接觸主動測量技術(shù)，具有高的測量精度和速度，且體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高精度測量領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)光三維檢測技術(shù)是機(jī)器視覺的重要組成部分之一。結(jié)構(gòu)光檢測方法是圖像及點(diǎn)云處理算法對被測物體輪廓進(jìn)行建模及檢測的技術(shù)，具備計(jì)算簡單、檢測精度高、檢測速度快等優(yōu)勢。

結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)的系統(tǒng)原理是通過特定光源將包含有一定信息的光學(xué)編碼圖案投射到被測物體上，通過分析物體表面變形的光學(xué)圖案，利用相機(jī)標(biāo)定等方法獲得特定光源和相機(jī)的位姿關(guān)系，采用三角測量法獲得物體表面的空間三維信息，最終獲得待測物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)光根據(jù)光源投射形式的不同，分為點(diǎn)結(jié)構(gòu)光、線結(jié)構(gòu)光、面結(jié)構(gòu)光。

點(diǎn)結(jié)構(gòu)光是點(diǎn)激光器作為光源，投射激光點(diǎn)作為圖案，主要適用于一維測量，可用于物體測距等應(yīng)用。

線結(jié)構(gòu)光是通過線激光器作為光源，投射一條激光線到物體表面，通過相機(jī)拍攝物體表面發(fā)生扭曲的激光器線條，并根據(jù)激光器線條在圖像上的位置以及光平面等信息獲取物體截面輪廓。線結(jié)構(gòu)光通常精度較高，借助移動平臺可實(shí)現(xiàn)三維測量。

面結(jié)構(gòu)光又稱為編碼結(jié)構(gòu)光，利用投影儀投出具有一定編碼規(guī)則的圖案，通過相機(jī)拍攝目標(biāo)得到其覆蓋編碼圖案的表面圖像，根據(jù)對投射圖案的編碼以及三角測量的方法獲取目標(biāo)的三維信息。編碼結(jié)構(gòu)光具有高速度、高精度等優(yōu)點(diǎn)，并且單次得到的信息量要大于點(diǎn)結(jié)構(gòu)光與線結(jié)構(gòu)光，是優(yōu)中選優(yōu)的測量方法。接下來給大家介紹一款采用面結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)的產(chǎn)品凌云光LCubor 3D相機(jī)。

凌云光LCubor 3D高精度面陣結(jié)構(gòu)光相機(jī)

凌云光LCubor 3D高精度面陣結(jié)構(gòu)光相機(jī)是一款基于面結(jié)構(gòu)光編解碼技術(shù)和三角測量原理進(jìn)行3D點(diǎn)云重建的3D工業(yè)相機(jī)。基本原理是向被測物投射一系列含有特定空間相對編碼的2D圖案，同時對被測物拍攝，然后對得到的照片進(jìn)行編碼，再將解碼信息根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，重構(gòu)成為3D數(shù)據(jù)。集激光、傳感器和測量工具于一身，可以輕松完成測量過程中的掃描、分析、測量和控制功能，是完全一體化的解決方案。

高適應(yīng)性

多曝光模式下高HDR適應(yīng)各類高反射材料表面

高精度

標(biāo)準(zhǔn)量材下Z軸重復(fù)精度可達(dá)1μm

高效率

串行工作模式可達(dá)2fps流水線模式可達(dá)3fps

高性能

直接輸出點(diǎn)云數(shù)據(jù)支持板上預(yù)處理，可脫離PC

高易用性

出廠預(yù)標(biāo)定現(xiàn)場即插即用

凌云光LCubor3D相機(jī)3C行業(yè)運(yùn)用案例

在電腦配件揚(yáng)聲器面板的生產(chǎn)工藝中需要對面板上的發(fā)聲孔及噴墨量進(jìn)行檢測，提高電腦外觀美觀度。噴墨后孔內(nèi)噴墨量的高度檢測，普通2D視覺檢測設(shè)備無法滿足，且孔深檢測對3D相機(jī)光源入射角要求極高，普通3D相機(jī)檢測也無法滿足。凌云光的LCubor 3D相機(jī)，滿足光源各種入射角要求，通過特定的編碼規(guī)則對投射的每個像素點(diǎn)的光進(jìn)行編碼，將編碼結(jié)構(gòu)光投射到物體表面上，通過對相機(jī)捕捉到的物體表面光信息進(jìn)行相應(yīng)的解碼，從而得到投影儀圖像上的成像位置。通過配件的材質(zhì)不同，進(jìn)行兩次亮度模式拍攝，最大支持三次亮度融合模式，通過多種預(yù)處理算法，片上直接計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)高精度測量。

LCubor3D相機(jī)自動化程度高、測量速度快、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，在3C行業(yè)、光伏行業(yè)、汽車行業(yè)、橡膠輪胎行業(yè)、鐵路行業(yè)等被廣泛應(yīng)用。

*文章部分內(nèi)容源于：趙書芬《基于結(jié)構(gòu)光的三維測量技術(shù)》