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主动深度传感
主动测距传感相比较于被动测距传感最明显的特征是:设备本身需要发射能获取。近年来,主动深度传感在市面上的应用愈加丰富。主动深度传感的方法主要包括了TOF(Time of Flight)、结构光、激光扫描等。
TOF相机
TOF相机获取深度图像的原理是:通过对目标场景发射连续的近红外脉冲,然后用传感器接收由物体反射回的光脉冲。通过比较发射光脉冲与经过物体反射的光脉冲的相位差,可以推算得到光脉冲之间的传输延迟进而得到物体相对于发射器的距离,最终得到一幅深度图像。
下面以一种应用广泛的光栅投影技术(条纹投影技术)为例来阐述其具体原理。条纹投影技术实际上属于广义上的面结构光。其主要原理如下图所示, 即通过计算机编程产生正弦条纹,将该正弦条纹通过投影设备投影至被测物,利用CCD相机拍摄条纹受物体调制的弯曲程度,解调该弯曲条纹得到相位,再将相位转化为全场的高度。当然其中至关重要的一点就是系统的标定,包括系统几何参数的标定和CCD相机以及投影设备的内部参数标定,否则很可能产生误差或者误差耦合。因为系统外部参数不标定则不可能由相位计算出正确的高度信息。
深度图像的像素值反映场景中物体到相机的距离,获取深度图像的方法=被动测距传感+主动深度传感
被动测距传感
被动测距传感中最常用的方法是双目立体视觉[1,2],该方法通过两个相隔一定距离的摄像机同时获取同一场景的两幅图像,通过立体匹配算法找到两幅图像中对应的像素点,随后根据三角原理计算出时差信息,而视差信息通过转换可用于表征场景中物体的深度信息。
TOF相机所获得的深度图像有以下的缺陷:
1. 深度图像的分辨率远不及彩色图像的分辨率
2. 深度图像的深度值受到显著的噪声干扰
3. 深度图像在物体的边缘处的深度值易出现误差,而这通常是由于一个像素点所对应的场景涵盖了不同的物体表面所引起的。除此之外,TOF相机的通常价格不菲。
结构光
注释
其中一种技术
首先,结构光的类型就分为很多种,既然是结构光,当然是将光结构化,简单的结构化包括点结构光,线结构光以及简单的面结构光等。复杂一点的结构化就上升到光学图案的编码了。结构光投射到待测物表面后被待测物的高度调制,被调制的结构光经摄像系统采集,传送至计算机内分析计算后可得出被测物的三维面形数据。其中调制方式可分为时间调制与空间调制两大类。时间调制方法中最常用的是飞行时间法,该方法记录了光脉冲在空间的飞行时间,通过飞行时间解算待测物的面形信息;空间调制方法为结构光场的相位、光强等性质被待测物的高度调制后都会产生变化,根据读取这些性质的变化就可得出待测物的面形信息。
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名词
释义
深度图像
Depth Map(深度图)是包含与视点的场景对象的表面的距离有关的信息的图像或图像通道。其中,Depth Map 类似于灰度图像,只是它的每个像素值是传感器距离物体的实际距离。通常RGB图像和Depth图像是配准的,因而像素点之间具有一对一的对应关系。
作为一种普遍的三维场景信息表达方式得到了广泛的应用。深度图像的每个像素点的灰度值可用于表征场景中某一点距离摄像机的远近。
主动测距传感相比较于被动测距传感最明显的特征是:设备本身需要发射能获取。近年来,主动深度传感在市面上的应用愈加丰富。主动深度传感的方法主要包括了TOF(Time of Flight)、结构光、激光扫描等。
TOF相机
TOF相机获取深度图像的原理是:通过对目标场景发射连续的近红外脉冲,然后用传感器接收由物体反射回的光脉冲。通过比较发射光脉冲与经过物体反射的光脉冲的相位差,可以推算得到光脉冲之间的传输延迟进而得到物体相对于发射器的距离,最终得到一幅深度图像。
下面以一种应用广泛的光栅投影技术(条纹投影技术)为例来阐述其具体原理。条纹投影技术实际上属于广义上的面结构光。其主要原理如下图所示, 即通过计算机编程产生正弦条纹,将该正弦条纹通过投影设备投影至被测物,利用CCD相机拍摄条纹受物体调制的弯曲程度,解调该弯曲条纹得到相位,再将相位转化为全场的高度。当然其中至关重要的一点就是系统的标定,包括系统几何参数的标定和CCD相机以及投影设备的内部参数标定,否则很可能产生误差或者误差耦合。因为系统外部参数不标定则不可能由相位计算出正确的高度信息。
深度图像的像素值反映场景中物体到相机的距离,获取深度图像的方法=被动测距传感+主动深度传感
被动测距传感
被动测距传感中最常用的方法是双目立体视觉[1,2],该方法通过两个相隔一定距离的摄像机同时获取同一场景的两幅图像,通过立体匹配算法找到两幅图像中对应的像素点,随后根据三角原理计算出时差信息,而视差信息通过转换可用于表征场景中物体的深度信息。
TOF相机所获得的深度图像有以下的缺陷:
1. 深度图像的分辨率远不及彩色图像的分辨率
2. 深度图像的深度值受到显著的噪声干扰
3. 深度图像在物体的边缘处的深度值易出现误差,而这通常是由于一个像素点所对应的场景涵盖了不同的物体表面所引起的。除此之外,TOF相机的通常价格不菲。
结构光
注释
其中一种技术
首先,结构光的类型就分为很多种,既然是结构光,当然是将光结构化,简单的结构化包括点结构光,线结构光以及简单的面结构光等。复杂一点的结构化就上升到光学图案的编码了。结构光投射到待测物表面后被待测物的高度调制,被调制的结构光经摄像系统采集,传送至计算机内分析计算后可得出被测物的三维面形数据。其中调制方式可分为时间调制与空间调制两大类。时间调制方法中最常用的是飞行时间法,该方法记录了光脉冲在空间的飞行时间,通过飞行时间解算待测物的面形信息;空间调制方法为结构光场的相位、光强等性质被待测物的高度调制后都会产生变化,根据读取这些性质的变化就可得出待测物的面形信息。
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名词
释义
深度图像
Depth Map(深度图)是包含与视点的场景对象的表面的距离有关的信息的图像或图像通道。其中,Depth Map 类似于灰度图像,只是它的每个像素值是传感器距离物体的实际距离。通常RGB图像和Depth图像是配准的,因而像素点之间具有一对一的对应关系。
作为一种普遍的三维场景信息表达方式得到了广泛的应用。深度图像的每个像素点的灰度值可用于表征场景中某一点距离摄像机的远近。