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3D传感器类型
日期：2024-11-19 12:21
浏览次数：12
摘要：3D传感器类型
根据测量方法的不同，3D 传感器有多种类型。用于获取3D形状的传感技术大致可分为三种主要类型：时间延迟法、三角测量法和聚焦法。我们将在下面逐一解释。
1. 延迟时间法
这是一种根据光照射到传感器返回的时间来测量距离的方法。尽管可以在长达100m的范围内测量深度，但即使在短距离内，测量精度也只有几毫米。时间延迟法可以测量长距离，通过安装在自动驾驶汽车和自动导引车（AGV）中，越来越多地用于检测人和物体。另外，使用时间延迟方法作为诸如以下的技术。
通过发射LiDAR
激光并检测反射光和散射光来测量物体距离和形状的方法的总称。测量照射的激光束击中物体并反弹所需的时间，并测量到物体的距离和方向。
TOF（英文：Time-of-Flight）
在激光雷达中，TOF传感器会定期发射脉冲波。它通常作为TOF相机与相机组合使用，并且可以通过单次光照射获得宽视场的信息，并且可以以相对较低的成本使用。
2、三角测量法
这是一种将切割线形式的激光束
照射到物体上，用相机捕捉反射光，并根据激光线的位移来测量物体的高度的方法。这是一种线扫描型传感器，可在一次扫描中获取一个轮廓（横截面）的数据，并通过连续组合在移动传感器或物体时获取的轮廓数据来创建三维形状。
立体视觉
采用与人类观察物体时相同的原理，两个或多个相机捕捉物体的相同位置，并根据视差计算高度差。就速度和成本而言，这是一种有利的方法，因为它可以通过面阵相机的单次拍摄来捕获 3D 形状。为了比较捕获图像中特征点之间的视差，必须将高度差反映为纹理。
条纹投影/图案投影
将多个条纹图案投影到物体上并通过分析从不同方向拍摄的图案图像来测量高度的方法。可以在静止状态下拍摄高精度的 3D 形状。
3、对焦方法
白光干涉
是利用多个波长的白光从两个方向照射，当光路长度完全相同时，光发生强烈干涉的特性的测量方法。白光被分束器分成两束，一束在物体上反射，另一束在参考镜上反射，根据传感器接收到的光的干涉强度来测量物体表面的高度和深度。
由于可以根据光的波长计算焦点位置，因此可以进行纳微米级别的高度测量。此外，无论物体的材质或颜色如何，都可以进行测量。
共焦
光学 共焦光学，也称为共焦光学，是一种系统，其中来自点光源的光穿过物镜，在物体表面反射，反射光再次穿过透镜，被传感器接收.在光线进入传感器之前有一个称为针孔的小孔，只有在聚焦位置反射的光才会穿过并被检测以确定焦点位置。
可以获得高对比度的清晰数据。由于一次测量无法测量大范围区域，因此它主要用于 测量有限视场的激光显微镜等应用。
这是一种通过逐渐改变聚焦
相机与物体之间的距离来寻找光学聚焦位置的测量方法。通过捕获多个图像并分析散焦的变化来恢复三维形状。由于Z轴方向的拍摄范围较宽，且可在平面上进行测量，因此与聚焦法相比，可以进行高速测量，但精度较低。
1. 延迟时间法
这是一种根据光照射到传感器返回的时间来测量距离的方法。尽管可以在长达100m的范围内测量深度，但即使在短距离内，测量精度也只有几毫米。时间延迟法可以测量长距离，通过安装在自动驾驶汽车和自动导引车（AGV）中，越来越多地用于检测人和物体。另外，使用时间延迟方法作为诸如以下的技术。
通过发射LiDAR
激光并检测反射光和散射光来测量物体距离和形状的方法的总称。测量照射的激光束击中物体并反弹所需的时间，并测量到物体的距离和方向。
TOF（英文：Time-of-Flight）
在激光雷达中，TOF传感器会定期发射脉冲波。它通常作为TOF相机与相机组合使用，并且可以通过单次光照射获得宽视场的信息，并且可以以相对较低的成本使用。
2、三角测量法
这是一种将切割线形式的激光束
照射到物体上，用相机捕捉反射光，并根据激光线的位移来测量物体的高度的方法。这是一种线扫描型传感器，可在一次扫描中获取一个轮廓（横截面）的数据，并通过连续组合在移动传感器或物体时获取的轮廓数据来创建三维形状。
立体视觉
采用与人类观察物体时相同的原理，两个或多个相机捕捉物体的相同位置，并根据视差计算高度差。就速度和成本而言，这是一种有利的方法，因为它可以通过面阵相机的单次拍摄来捕获 3D 形状。为了比较捕获图像中特征点之间的视差，必须将高度差反映为纹理。
条纹投影/图案投影
将多个条纹图案投影到物体上并通过分析从不同方向拍摄的图案图像来测量高度的方法。可以在静止状态下拍摄高精度的 3D 形状。
3、对焦方法
白光干涉
是利用多个波长的白光从两个方向照射，当光路长度完全相同时，光发生强烈干涉的特性的测量方法。白光被分束器分成两束，一束在物体上反射，另一束在参考镜上反射，根据传感器接收到的光的干涉强度来测量物体表面的高度和深度。
由于可以根据光的波长计算焦点位置，因此可以进行纳微米级别的高度测量。此外，无论物体的材质或颜色如何，都可以进行测量。
共焦
光学 共焦光学，也称为共焦光学，是一种系统，其中来自点光源的光穿过物镜，在物体表面反射，反射光再次穿过透镜，被传感器接收.在光线进入传感器之前有一个称为针孔的小孔，只有在聚焦位置反射的光才会穿过并被检测以确定焦点位置。
可以获得高对比度的清晰数据。由于一次测量无法测量大范围区域，因此它主要用于 测量有限视场的激光显微镜等应用。
这是一种通过逐渐改变聚焦
相机与物体之间的距离来寻找光学聚焦位置的测量方法。通过捕获多个图像并分析散焦的变化来恢复三维形状。由于Z轴方向的拍摄范围较宽，且可在平面上进行测量，因此与聚焦法相比，可以进行高速测量，但精度较低。