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结构光的原理及技术实现情况分析

导读:结构光的原理及技术实现情况分析。 结构光顾名思义就是有特殊结构的光。

        参考《2017-2022年中国光源制造市场发展现状及十三五发展策略分析报告

        1)结构光的原理

        结构光顾名思义就是有特殊结构的光,比如离散光斑、条纹光、编码结构光等。将这样的一维或二维的图像投影至被测物上,根据图像的大小畸变,就能判断被测物的表面形状即深度信息。举个例子,拿一个手电照射墙壁,站近或站远,墙上的光斑是不同大小的,从不同角度照射墙,光斑也会呈现不同的椭圆。这就是结构光的基础。而深度计算的方式也有多种,如我们这里重点说一下被苹果公司收购的以色列 Prime Sense 公司 Light Coding 方案。


 

        Light Coding 的光源称为“激光散斑”,根据 Prime Sense 在专利中的描述,红外激光生成器射出准直后的激光束,通过光学衍射元件DOE(Diffractive Optical Elements,如扩散片和光栅)进行衍射,进而得到所需的散斑图案。这些散斑具有高度的随机性,而且会随着距离的不同而变换图案。也就是说空间中任意两处的散斑图案都是不同的。只要在空间中打上这样的结构光,整个空间就都被做了标记,把一个物体放进这个空间,只要看看物体上面的散斑图案,就可以知道这个物体在什么位置了。当然,在这之前要把整个空间的散斑图案都记录下来,所以要先做一次光源基准标定(pattern)。Light Coding 发射 940nm 波长的近红外激光,透过 diffuser(光栅、扩散片)将激光均匀分布投射在测量空间中,再透过红外线摄影机记录下空间中每个参考面上的每个散斑,形成基准标定。标定时取的参考面越密,则测量越精确。获取原始数据后,IR 传感器捕捉经过被测物体畸变(调制)后的激光散斑 pattern。通过芯片计算,可以得到已知 pattern 与接收pattern 在空间(x, y, z)上的偏移量,求解出被测物体的深度信息。

        2)技术实现

        结构光的实现难度有如下几个方面:

        1)首先是经济成本,深度摄像头远高于一般的摄像头;

        2)摄像头需要的空间和功率限制,手机摄像头已经可以做到很小的体积和很小的功率,但是深度摄像头还很难,特别是如果希望能达到比较高的精度;

        3)很多深度摄像头是需要额外光源的,因此还要专门的散热设备。

        4)后端的软件匹配。

 

 

资料来源:公开资料,中国报告网整理,转载请注明出处。(QLY)
 

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