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3D成像原理-3D成像是如何工作的

發布時間:2019-05-23
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近年來,3D成像在工業和消費者應用中變得重要,技術人員利用3D成像技術研發出三維掃描儀3D相機、等設備廣泛應用於各行各業。 具有3D成像功能的機器視覺係統可以更快,更準確地檢查生產現場的組件。 在消費者領域,3D成像為媒體提供更大的圖像深度。

3D成像受到最複雜成像設備的啟發:眼睛

3D成像依賴於立體攝影,我們可以從熟悉的來源觀察:人類視覺係統。 人類看到兩隻眼睛略微分開的東西。 除了由例如標準2D電視屏幕再現的水平和垂直信息之外,這允許它們感知深度。

由於眼睛是分開的,每個人都從不同的角度看世界。 快速覆蓋一隻眼睛,然後另一隻眼睛,每次都表現出微妙但明顯的角度差異。 人類在視覺中感知的維度來自大腦將不同的圖像組合成一個整體 - 一種稱為視差的現象。

每個3D鏡頭都使用兩個鏡頭 - 每個鏡頭捕獲的圖像略微偏離另一個鏡頭。 因此,3D圖像包含的信息量是2D圖像的兩倍。 編輯圖像以顯示,同時保持完整的數據保真度。 眼睛不能自己處理兩組圖像:每隻眼睛處理它自己的一組圖像。

左手和右手的圖像在大腦中結合,以再現深度感。

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如何實施3D成像?

3D成像可用於廣泛的應用 - 分析,測量和定位部件是最重要的。 然而,為了獲得最佳結果,設計一個具有必要性能和環境約束的係統至關重要。

可以通過主動或被動方法實現3D成像。 主動係統使用諸如飛行時間,結構光和幹涉測量等方法,這些方法通常需要在拍攝環境中進行高度控製。被動方法包括焦點深度和光場。

在基於快照的方法中,同時捕獲的兩個快照之間的差異用於計算到對象的距離 - 這稱為被動立體成像。 可以通過移動單個攝像頭來實現,但使用兩個規格相同的攝像頭效率更高。

相比之下,主動快照方法可以包含解釋可視數據的其他技術。 活動快照可以使用飛行時間,通過測量光傳播到目標對象時經過的時間然後返回傳感器,將3D數據編碼到每個像素中。

另一種產生3D形狀數據的成功方法是激光三角測量。 在激光三角測量中,使用單個相機來從投射到物體表麵上的激光圖案導出高度變化,然後觀察這些圖案在從相機角度觀察時如何移動。 即使使用單個相機並且沒有三角測量,通過觀察物體在靠近或遠離相機時如何縮放,仍然可以感知物距。

根據可用的項目和技術,3D成像也可以以其他方式實現。

無論采用何種方法,結果都是可靠的可視化數據,可用於提高關鍵流程的性能,尤其是在工業中。

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