雙相機立體視覺和結(jié)構(gòu)光立體視覺原理及優(yōu)勢對比

目前的深度相機根據(jù)其工作原理可以分為三種：TOF相機、雙相機立體視覺、結(jié)構(gòu)光投射立體視覺。

1.TOF

TOF是Time of flight的簡寫，直譯為飛行時間的意思。所謂飛行時間法3D成像，是通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來得到目標(biāo)物距離。

TOF相機與普通機器視覺成像過程也有類似之處，都是由光源、光學(xué)部件、傳感器、控制電路以及處理電路等幾部單元組成。TOF相機不僅可以獲取到深度信息還可以獲取到圖像的灰度信息，微軟kinect2即是基于TOF原理的深度相機。

TOF 相機目前的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：物流行業(yè)，安防和監(jiān)控，工業(yè)視覺，工業(yè)定位、工業(yè)引導(dǎo)和體積預(yù)估；替代工位上占用大量空間的、基于紅外光進(jìn)行安全生產(chǎn)控制的設(shè)備，醫(yī)療和生物，互動娛樂等領(lǐng)域。

2.雙相機立體視覺

雙相機立體視覺指的是目前大家都在熱點研究的，僅依靠雙相機的視差獲取深度信息的方式。雙相機立體視覺相機因為非常依賴純圖像特征匹配，所以在光照較暗或者過度曝光的情況下效果都非常差，另外如果被測場景本身缺乏紋理，也很難進(jìn)行特征提取和匹配。例如純色的背景。

3.結(jié)構(gòu)光投射立體視覺

結(jié)構(gòu)光是通過紅外IR發(fā)射端投射人眼不可見的偽隨機散斑紅外光點到物體上，每個偽隨機散斑光點和它周圍窗口內(nèi)的點集在空間分布中的每個位置都是唯一且已知的。這是結(jié)構(gòu)光的存儲器中已經(jīng)預(yù)儲存了所有的數(shù)據(jù)。這些散斑投影在被觀察物體上的大小和形狀根據(jù)物體和相機的距離和方向而不同。拍攝到的斑點和已知斑點進(jìn)行對比，然后獲取到深度信息。根據(jù)三種不同的距離使用了三種不同尺寸的散斑，這樣的目的是為了在遠(yuǎn)中近三種距離內(nèi)都能得到相對較好的測量精度：近距離(0.8 – 1.2 m)：可以獲得較高的測量精度，中距離(1.2 – 2.0 m)：可以獲得中等的測量精度，遠(yuǎn)距離(2.0– 3.5 m)：可以獲得較低的測量精度。

4.三種相機對比：

外星眼機器視覺從光線要求、幀率、測量范圍、功耗、測量精度等方面來給大家做下對比：

5.總結(jié)：

1.雙目方案，最大的問題在于實現(xiàn)算法需要很高的計算資源，導(dǎo)致實時性很差，而且基本跟分辨率，檢測精度掛鉤。也就是說，分辨率越高，要求精度越高，則計算越復(fù)雜，同時，純雙目方案受光照，物體紋理性質(zhì)影響。

2.結(jié)構(gòu)光方案，目的就是為了解決雙目中匹配算法的復(fù)雜度和魯棒性問題而提出，該方案解決了大多數(shù)環(huán)境下雙目的上述問題。但是，在強光下，結(jié)構(gòu)光核心技術(shù)激光散斑會被淹沒，因此，不合適室外。同時，在長時間監(jiān)控方面，激光發(fā)射設(shè)備容易壞，重新更換設(shè)備后，需要重新標(biāo)定。

3.TOF方案，傳感器技術(shù)不是很成熟，因此，分辨率較低，成本高，但由于其原理與另外兩種完全不同，實時性高，不需要額外增加計算資源，幾乎無算法開發(fā)工作量，是未來發(fā)展的一個重要方向。