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结构光问题总结
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2020-10-10 10:30:36来源: 中国机器视觉网

1. 点结构光的缺点

   点结构光只能获取单个点的深度信息,如要获取整个被测对象表面结构信息,需要沿着水平和垂直两个方向逐点扫描,效率比较低。点结构光技术只是对点状光斑进行处理,算法简单,计算复杂度小,但是需要引入扫描移动设备,以保证点光斑的遍历扫描,使得系统效率低下,难以满足实时性要求。

2. 线结构光的缺点

   如果被测物体表面形貌复杂,曲率变化较大,就有可能造成相机视野范围丢失了线结构光光条信息,导致最终三维测量数据不完整。

3. 多线式结构光的缺点

   这种方法检测价格贵,安装体积大,多传感器之间需要通讯,对上位机的硬件要求高,系统的实时性有所降低。

4. 相移法的缺点

   相移法是属于一种优点和缺点都极为显著的方法,优点是,通过相移解相位的方法,牺牲了时间(多幅条纹投影),以粗的条纹获得了细的分辨率,缺点是正弦条纹极易被干扰,这就导致了相位图失真,CCD像素和投影面像素的一一对应性被破坏。

5. 双目结构光

   采用双目结构光是考虑到传统的单目结构光容易受光照的影响,在室外环境下,如果是晴天,激光器发出的编码光斑容易太阳光淹没掉,只有在阴天情况下勉强能用。而双目结构光可以在室内环境下使用结构光测量深度信息,在室外光照导致结构光失效的情况下转为纯双目的方式,其抗环境干扰能力、可靠性更强,深度图质量有更大提升空间。

   此外,结构光方案中的激光器寿命较短,难以满足7*24小时的长时间工作要求,其长时间连续工作很容易损坏。因为单目镜头和激光器需要进行精确的标定,一旦损坏,替换激光器时重新进行两者的标定是非常困难的,所以往往导致整个模块都要一起被换掉;而使用双目结构光的方式,其标定与激光器无关,替换起来就比较简单。

6. 结构光,双目和TOF对比

结构光(散斑)

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。

双目

优点:

   1)硬件要求低,成本也低。普通CMOS 相机即可。

   2)室内外都适用。只要光线合适,不要太昏暗。

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。

TOF

优点:

   1)检测距离远。在激光能量够的情况下可达几十米。

   2)受环境光干扰比较小。

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。目前消费类最大也就VGA。

7. 激光测量法的缺点

   该方法需要逐点扫描,对设备要求比较高且比较耗时,数据获取效率低。测量过程需要一维扫描,增加了装置复杂性,成本增加,另外,扫描过程使成像的时间大大增加,因此,该方法效率较低。

8. 飞行时间法的缺点(典型代表:激光雷达)

   飞行时间法要想得到很高的测量精度,相应地会对信号处理系统的时间分辨率有极高的要求。系统复杂,成本较高。

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