词条科普 | 什么是3D结构光相机?
3D结构光相机是一种利用结构光原理进行三维重建的设备。相比传统摄像机,它能够获取深度信息,并且在3D扫描、虚拟现实、计算机视觉等领域有着广泛的应用。本文将浅析3D结构光相机的原理、分类及其应用领域。
核心原理
结构光技术的基本原理非常巧妙,可以概括为 “投射—变形—计算” 三个步骤。
投射:相机内置的投影模块,主动向被测物体投射一组预先设计好的、具有特定图案的光束(如激光线、光栅、斑点阵等)。
变形:这些规则的光图案照射到物体凹凸不平的表面后,会发生扭曲变形。相机从另一个角度捕捉这个被扭曲后的图案。
计算:系统将原始图案与相机拍到的变形图案进行快速对比。通过复杂的三角测量算法,计算出每一个像素点的位置偏移量,从而精确地解算出物体表面每个点的三维坐标(X, Y, Z)。
最终,成千上万个三维坐标点集合在一起,就构成了我们所说的 “点云” ,完整地复现了物体的三维形貌。
3D 结构光相机的工作原理
主要组成
一台典型的的结构光3D相机通常包含三个核心部件:
投影模块:相当于系统的“笔”,负责投射出编码的结构光图案。它通常使用激光器或LED光源配合DMD(数字微镜器件)芯片来实现。
相机模块:相当于系统的“眼睛”,通常是一个高分辨率的工业相机,负责从另一个角度清晰地拍摄被物体形状调制后的变形光图案。
处理单元:相当于系统的“大脑”,内置专用算法,负责接收相机传来的图像,并将其与原始图案进行比对计算,最终快速输出三维点云数据。
核心优势
高精度与高分辨率:
通过投射数结构光图案,它能获取极其密集的三维点云,对物体表面的微观细节刻画能力更强,精度可达微米级。
速度快,实时性好:
单次拍摄即可获得整个视场的三维信息,数据采集过程在毫秒级别内完成,能满足在线检测和机器人实时引导的需求。
主动发光,受环境光干扰小:
由于其自身是光源,在室内或光照条件不佳的环境下,依然能稳定工作,表现可靠。
成本优势明显:
与激光雷达等技术相比,结构光相机采用的投射器和摄像头等核心部件成本相对较低,使其在工业领域的大规模部署应用中具有显著的性价比优势。
应用领域
结构光3D相机凭借其高精度三维成像能力,在工业检测、机器人引导、消费电子及文物数字化等多个领域实现广泛应用,为质量管控、自动化作业与三维存档等场景提供关键技术支撑。
中原动力3D结构光相机
中原动力正式发布的P400系列相机,该产品采用自研高速结构光技术与高性能硬件模块,具备精度高、速度快的特性;配合视觉软件平台可实现即插即用与快速部署;其窄带蓝光技术能有效抑制环境光干扰,确保获得高精度点云模型;同时产品满足工业级品质要求,能够适应各类工业生产环境的长期稳定运行需求。
文章来源:网络、图灵智能制造