主流3D成像技术梳理

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主流3D成像技术梳理
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  ]1 Y8 s9 X/ }* [; h0 A* _目前，市场上主流的3D成像技术主要有三种，分别是双目立体视觉，结构光和ToF（Time of Flight）。
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·双目立体视觉

双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息，重建物体三维轮廓及位置。

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双目立体视觉测量方法具有分辨率高、精度高、效率高、抗强光干扰性强、系统结构简单、成本低等优点。随着相关学科以及行业技术的发展，双目立体视觉在机器视觉领域有着广泛的应用前景，适用于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制等工业检测，以及生物医学，虚拟现实等领域。

但是其缺点也比较明显，由于双目立体视觉需要通过大量的CPU/ASIC演算取得它的深度和幅度信息，其算法极为复杂较难实现，同时该技术易受环境因素干扰，对环境光照强度比较敏感，且比较依赖图像本身的特征，因而拍摄暗光场景时表现差。由于以上原因，双目立体成像技术在手机上较少应用。

·结构光

结构光原理是通过近红外激光器向物体投射具有一定结构特征的光线，再由专门的红外摄像头进行采集获取物体的三维结构，再通过运算对信息进行深入处理成像。

3D结构光识别距离相对较短（作用距离大约在0.2米到1.2米），模组结构比较复杂，成像容易受强光干扰，成本相对较高。但是结构光技术仅需一次成像就可得到深度信息，具备低能耗、高成像分辨率的优势，能够在安全性上实现较高保证。

因此，3D结构光适用于对安全级别要求较高的解锁和安全支付等方面的应用。由于苹果iPhone X的率先应用3D结构光技术的带动，该技术目前已经比较成熟。此外，3D结构光还可以用于拍照、AR、3D打印等多项技术。

·ToF

ToF（Time-of-flight，飞行时间测距），即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来计算被拍摄物体的距离，以产生深度信息，生成深度图像或3D图像。

ToF优势在于识别距离更远，可以做到0.4米到5米左右的中远距离识别，抗干扰性强，FPS（画面每秒传输帧数）刷新率更高，在动态场景中有较好表现。此外，ToF技术深度信息计算量小，对应的CPU/ASIC计算量也低，因此对算法的要求更低。这使得ToF技术不仅可以应用于3D人脸识别、3D建模等方面，还可适用于环境重构、手势识别、体感游戏、AR/VR、汽车、工业等多方面的应用。

但相对于结构光技术，ToF技术的缺点在于其3D成像精度和深度图分辨率相对较低，功耗较高。

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看看主流3D成像技术都有哪些？