首页 动态 目前主流3D视觉技术各有什么优劣势？如何选择最Match的工业3D相机？ 目前主流3D视觉技术各有什么优劣势？如何选择最Match的工业3D相机？ 技术科普 2024-08-12 浏览量：876 什么3D相机？3D相机与2D相机相比有什么差别？ 3D相机，也被称作深度相机，与传统的2D相机相比，它能够多获取物体到相机的距离信息，即深度信息，结合2D图像的X和Y坐标，可以计算出每个点的三维坐标，从而实现三维重建、目标定位、导航避障等功能。 3D机器视觉可以完成许多2D机器视觉无法完成的任务。 以零件检测为例，下图零件表面有一划痕、边沿有凹陷。传统的2D机器视觉只能依靠表面图像颜色的不连续来判断是否缺陷，但此案例中，缺陷和零件表面反光颜色接近，判断难度很大，3D相机可以得到表面凹凸的深度信息，从而准确的判定划痕和边缘的凹陷。 此外，目前3D视觉技术在高精度检测、高精度测量(例如弯管、不规则件)、智能分栋、装配(引导机械臂在三维空间内避障和定位)、物流车导航等更多场景中实现了相较于2D机器视觉更为广泛的应用覆盖。 主流3D技术对比 3D相机的工作原理主要有三种技术：双目立体视觉、结构光和ToF（Time of Flight），还有其他市面上常见和新技术发展起来的相机种类。 1. 双目立体视觉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。 一般立体视觉相机指的是被动式双目立体视觉相机，而主动式双目立体视觉相机是在双目立体视觉的基础上，增加了主动发射光源（通常是红外光）来辅助获取深度信息的相机系统，这种系统结合了被动双目视觉和主动发射光源的优势。 1. 被动式双目立体视觉相机 【优点】1）硬件要求低，功耗低，成本低。普通 CMOS 相机即可； 2）室内外都适用，尤其适合在户外工作； 3）适用于纹理丰富的场景。 【缺点】1）对环境光照非常敏感。光线变化导致图像偏差大，进而会导致匹配失败或精度低； 2）不适用单调缺乏纹理的场景。双目视觉根据视觉特征进行图像匹配，没有特征会导致匹配失败； 3）计算复杂度高。该方法是纯视觉的方法，对算法要求高，计算量较大； 4）基线限制了测量范围。测量范围和基线（两个摄像头间距）成正比，导致无法小型化。 2. 主动式双目立体视觉相机 通常是指在双目立体视觉的基础上，增加了主动发射光源（如红外光）来辅助获取深度信息的相机系统。这种系统结合了被动双目视觉和主动发射光源的优势。国内人加智能是研究该领域的专业企业。 【优点】1）低光场景可用：可在户外使用，同时也可在低光或无光环境工作，提高图像可见度和深度测量准确性； 2）增强纹理信息：为缺乏纹理的表面增加必要纹理信息，适合表面光滑和颜色单一场景； 3）降低环境光干扰：使用红外或特定波长的光源可以减少环境光变化对系统性能的影响。 【缺点】1）功耗增加：使用外部光源可能会增加系统的功耗，尤其是在需要长时间运行的应用中。 2）安装和校准：需要更精确的安装和校准过程，以确保光源和相机之间的正确对齐。 结构光 通过近红外激光器，将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头进行采集。这种具备一定结构的光线，会因被摄物体的不同深度区域，而采集不同的图像相位信息，然后通过运算单元将这种结构的变化换算成深度信息，以此来获得三维结构。 根据编码图案不同一般有：条纹结构光、编码结构光、散斑结构光。 【优点】1）方案成熟，相机基线可以做的比较小，方便小型化。 2）资源消耗较低，单帧 IR 图就可计算出深度图，功耗低。 3）主动光源，夜晚也可使用。 4）在一定范围内精度高，分辨率高，分辨率可达 1280x1024,帧率可达 60FPS。 【缺点】1）容易受环境光干扰，室外体验差。 2）随检测距离增加，精度会变差。 TOF 顾名思义是测量光飞行时间来取得距离，具体而言就是通过给目标连续发射激光脉冲，然后用传感器 接收从反射光线，通过探测光脉冲的飞行往返时间来得到确切的目标物距离。 因为光速激光，通过直接测光飞行时间实际不可行，一般通过检测通过一定手段调制后的光波的相位偏移来实现。 TOF 法根据调制方法的不同，一般可以分为两种：脉冲调制（Pulsed Modulation）和连续波调制 （Continuous Wave Modulation）。 脉冲调制需要非常高精度时钟进行测量，且需要发出高频高强度激光，目前大多采用检测相位偏移办法来实现 TOF 功能。简单来说就是，发出一道经过处理的光，碰到物体以后会反射回来，通过捕捉来回的时间计算距离。 【优点】 1）检测距离远：在激光能量够的情况下可达几十米。 2） 受环境光干扰较小。 【缺点】 1）对设备要求高，特别是时间测量模块； 2）资源消耗大。 该方案在检测相位偏移时需要多次采样积分，运算量大。 3）边缘精度低。 4）限于资源消耗和滤波，帧率和分辨率都没办法做到较高。 三种技术性能对比 上一个：【最全选型攻略】挑选合适的工业相机，必须提前考虑12要素！ 返回列表 下一个：3D机器视觉可以完成许多2D机器视觉无法完成的任务。 更多新闻推荐 小尺寸 更灵活丨人加3D相机PEA020-800-Y80S上新，助力多场景智造升级 新品上市 2024-09-29 【最全选型攻略】挑选合适的工业相机，必须提前考虑12要素！ 工业相机 2024-07-16 场景应用丨人加智能智能煤流监测系统全新升级，赋能自动化煤流管控 场景应用 2024-07-08 场景应用丨人加智能3D视觉+AI深度学习，助超大型货物体积测量更准，更稳，更易用 场景应用 2024-06-04 超高读取 极致易用丨人加智能发布RGBD动态包裹体积测量智能相机 新品发布 2024-04-26 优化公交营运效能，人加智能AI+3D 智能客流计数系统助城市交通智能升级 新品上市 2024-04-17