面向重工业领域，工厂厂房为了充分采光，在厂房顶部天窗和侧窗会有太阳光照射，对应的春、夏、秋、冬、早、中、晚不同光照环境下，环境光强变化对工业3D相机点云质量有哪些影响，我们为此订制了可模拟0~4000lux光强的暗室进行测试。

   激光光机构成的结构光3D相机和LED光机构成的结构光3D相机，在大视野3300lux（客户现场实测值）下的成像效果如下。

   备注：为了精确体现每个点的精确性，未大范围使用平滑滤波技术（大范围平滑滤波会导致工件边缘模糊影响识别）；视频中工件有平行规、卷尺、美工刀、剪刀和照度计，桌布的布褶子也清晰可见。

   这里，可能大家心里的小疑问是环境光强是如何影响点云质量的。一般来说，结构光技术是通过向被测物体投射条纹并拍照进行三维重建得出点云的，高精度的结构光3D相机一般采用多频相移技术，精度要求不高的是格雷码技术。多频相移对应的投射的是图 1所示的正弦条纹。

图1 投射的理想正弦条纹曲线

成像分析

   大视野下LED光机结构光3D相机在不同环境光强下采集的正弦条纹图灰度曲线见图 2。从图 2可以看出，随着环境光强的增加，推动了正弦条纹灰度值的提高。当环境光强达到3300lux时，灰度值平均约100。不同环境光强下正弦条纹波峰波谷相差约10个像素（对比度）。位于570lux以下的正弦曲线相对平滑，在1550lux及3300lux下图像噪声明显增加。

图2 不同环境光强下LED光机正弦条纹灰度值曲线

   大视野下激光光机结构光3D相机在不同环境光强下采集的正弦条纹图灰度曲线见图 3。从图 3可以看出，环境光强达到3300lux时，灰度值最大约为90，平均70，相比LED受环境光强影响较小。正弦条纹波峰波谷相差约20个像素（对比度），对比度更明显。当位于1550lux以下时正弦曲线相对平滑，在3300lux下图像略有噪声。

图3 不同环境光强下激光光机正弦条纹灰度值曲线

小结

   在大视野下，由于幅面的增加，投射的光强相对变弱，极易受到环境光强的影响，从而影响点云质量。激光光机和LED光机相比，特点有：

   正弦曲线更平滑，噪点更少；

   对比度明显（激光的灰度值差可达20个像素，而LED的则为10个像素），可满足多频相移等高精度算法对应的条纹投射要求；

   抗环境光干扰强，不同环境光强下，可使用一套固定的相机曝光、增益等参数，维护使用便利；

   因此，基于激光光机的条纹结构光工业3D相机在大视野场景下，优势明显，精度高、成像稳定、维护使用便利。