在傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器的視覺中，2D指X方向加Y方向，然后3D視覺自然增加了Z方向。目前我接觸到的公司產(chǎn)品是3D激光輪廓儀，又稱3D激光三角測距法采用激光傳感器、線激光傳感器。
1.3D相機(jī)工作原理
在傳統(tǒng)的2D在視覺上，最基本的解決方案是相機(jī)、鏡頭和光源。根據(jù)客戶的需求和現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，通過一些公式計算相機(jī)和鏡頭，最后根據(jù)客戶的成本需求選擇最合適的相機(jī)和鏡頭。最終的光源是整個解決方案中更困難的一點。根據(jù)客戶測量的不同對象選擇合適的光源，以確保清晰的成像。你可以看到，2D對工程師的視覺要求較高，要有豐富的項目經(jīng)驗，有一定的光學(xué)和軟件知識，而3D相機(jī)比較簡單。
一般3D相機(jī)將集成在一個框架中，不像2D像這樣區(qū)分視覺系統(tǒng)。這里我放一張基恩士最新的3D給大家看激光輪廓儀：
基本上目前市場上的3D激光相機(jī)是這樣的，集成了激光發(fā)射器、鏡頭和感光芯片。讓我們談?wù)?D相機(jī)工作原理。
在3D在相機(jī)中，激光發(fā)射器取代了光源。通過復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，激光發(fā)射器發(fā)出的激光會形成一條直線，激光投射到物體表面會形成反射。在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計下，反射光會被鏡頭捕獲，最后通過鏡頭反射到感光芯片上。因此，3D激光發(fā)射器、鏡頭和感光芯片是相機(jī)內(nèi)部最重要的三個部件，同時添加一些FPGA或者ARM用于圖像處理，如圖像算法和圖像濾波器。一般來說，激光發(fā)射器需要優(yōu)秀的光學(xué)工程師來設(shè)計。例如，不同鏡頭反射的激光也會有不同的效果；鏡頭基本上是我們看到的正常鏡頭。感光芯片通常選擇高精度CMOS芯片。
一般來說，我們稱激光方向為X方向，即激光線定義為X軸，高度為Z方向。通過靜態(tài)照片，我們可以得到X和Z對于兩個方向的數(shù)據(jù)，我們通常我們通常把運(yùn)動方向記錄為Y方向，也就是說。我們可以通過移動相機(jī)或移動物體，讓相機(jī)持續(xù)拍照，形成連續(xù)的Y方向數(shù)據(jù)，最后組合在一起，我們需要3D數(shù)據(jù)了。
2.3D相機(jī)的測量原理
讓我們來看看3。D激光相機(jī)測距原理，我公司采用激光三角測距法，由于激光三角測距法精度高，抗干擾能力強(qiáng)，一般工業(yè)領(lǐng)域廣泛采用。此外，還有許多測距方法，主要分為被動測量和主動測量兩類。被動測量分為單視覺、雙視覺和多視覺；主動測量分為結(jié)構(gòu)光法，TOF激光三角測距法飛行時間法。TOF飛行時間法也是常見的3D光學(xué)測距法主要用于手機(jī)領(lǐng)域，如手機(jī)人臉識別，因為TOF飛行時間測量范圍較大，可達(dá)20米至30米，更適合手機(jī)領(lǐng)域AR/VR交互。
我就不細(xì)說激光三角測距法了，因為網(wǎng)上信息太多了，百度可以直接搜索激光三角測距法的原理。
3.3D一些技術(shù)參數(shù)主要用于相機(jī)
在與客戶的接觸中，客戶經(jīng)常會咨詢一些硬件參數(shù)。我在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了3D視覺數(shù)據(jù)真的很少，所以整理得很好。
在2D在視覺上，會有很多專業(yè)術(shù)語，如視場、分辨率、重復(fù)精度等，3D視覺上也是如此。
在3D視覺上大致有以下術(shù)語：
●視野范圍/視場（FOV）
指傳感器激光線在一定工作距離下能掃到的最大寬度。D視覺上，視場一般有兩個值，即X方向*Y方向，而3D視覺只有一個值。一般來說，激光線的長度是傳感器最佳工作距離下的長度。注意工作距離下的長度。畢竟，激光發(fā)射形成光表面，理論上是無限長的。
此外，3D相機(jī)還分為近視場、中視場、遠(yuǎn)視場。
●測量范圍
從近視場到遠(yuǎn)視場的距離傳感器。這個概念有點像2D視覺景深，即Z軸可以清晰地成像范圍。
●工作距離
傳感器下表面與被測物體表面之間的距離。這里的傳感器是指相機(jī)，每個相機(jī)的工作距離不同，一定要記住工作距離，否則選擇相機(jī)發(fā)現(xiàn)客戶現(xiàn)場安裝高度不能滿足相機(jī)的工作距離要求，所以你的早期準(zhǔn)備工作都被浪費(fèi)了。
●分辨率
最小尺寸的傳感器可以識別。圖像傳感器通常是CMOS芯片的晶圓尺寸與感光元件有關(guān)。
●線性度
又稱精度、直線度。一般指Z線性度，是偏差值(參考值與測量值的差值)與測量范圍的比值。
●重復(fù)精度
又稱重復(fù)性。是指重復(fù)掃描被測物體4100次后的最大偏差值。
●垂直分辨率
最小高度可以測量
●水平分辨率
最小寬度可以測量
●運(yùn)動方向
運(yùn)動方向上還有幾個術(shù)語:
1.線間距：反映傳感器接收到的觸發(fā)信號間隔。該參數(shù)與編碼器信號或外部信號頻率有關(guān)。例如，如果1000個脈沖為10mm，則信號間隔為1微米。
2.掃描頻率（HZ）：傳感器可以在單位時間內(nèi)獲得3D輪廓線的數(shù)量反映了當(dāng)前傳感器配置下的處理極限。例如，2K也就是說，一秒鐘最多可以跑2000條線。這個參數(shù)也是客戶經(jīng)常問的參數(shù)。一般掃描范圍越大，曝光時間越長，掃描頻率越低。該參數(shù)還分為全掃描頻率和ROI掃描頻率。
3.公式:最大掃描速度:=掃描頻率*線間距。假設(shè)我這里有1000個相機(jī)掃描頻率，線間距1um，那么一秒他最快只能掃1秒mm，若被測物體長1cm，然后我需要掃描至少10秒才能掃描物體的長度。一般來說，相機(jī)的最大掃描頻率是固定的，因此只能改變線間距。線間距與編碼器或外部信號有關(guān)。也就是說，如果你想加快掃描速度，你只能增加編碼器的信號，即使物體或相機(jī)移動得更快。然而，過快的速度也可能導(dǎo)致缺乏數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，導(dǎo)致一些缺陷未被捕獲。
3D在掃描玻璃等透明物體時，視覺效果往往很差，因為玻璃可以直接讓激光透射，導(dǎo)致CMOS芯片難以成像，另一個問題是多重反射，也會導(dǎo)致成像錯誤。
此外，3D視覺也會遇到視覺陰影問題，即相機(jī)掃描角度的原因，會出現(xiàn)視覺盲區(qū)。
目前學(xué)術(shù)界的計算機(jī)視覺和3D視覺非常熱衷，越來越多的新技術(shù)開始出現(xiàn)，并開始彌補(bǔ)上述缺點。據(jù)我所知，這些問題現(xiàn)在已經(jīng)有了一個可行局方法，可以實現(xiàn)。以上是一般的總結(jié)。