3D相机简介
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引言
3D相机（又名深度相机），顾名思义就是能获取现实世界物体的3个维度坐标信息的相机。与普通2D相机区别在于：3D相机能够获取到每个像素对应的深度数据，即相机平面距离物体的直线距离。
3D相机可应用在包装码垛、注塑成型、无人驾驶、 涂胶点胶、焊接、分拣抓取、AGV、质量检测等行业。
目前的3D相机有三种类型：结构光、TOF、双目立体视觉。以下分别从这三种相机的原理、优缺点、对应的受欢迎产品来展开介绍。
双目立体视觉相机
双目立体视觉相机的原理
基于双目立体视觉的3D相机类似人类的双眼，是一种被动式传感器，即不主动对外投射光线，完全依靠拍摄的两张图片（彩色RGB或者灰度图）来计算深度信息。
双目立体视觉相机的优缺点
双目相机具有多个优点。它们能够提供场景深度信息，广泛应用于计算机视觉、机器人和无人驾驶等领域。双目相机适应各种环境和光照条件，价格相对较低，而且通常能够实时捕获和处理图像。然而，它们也存在一些缺点，如对纹理丰富度的依赖，视野之间的匹配挑战，以及在遮挡物存在时的深度估计问题。另外，双目相机在测量远距离物体的深度时可能面临精度下降的问题。
双目立体视觉相机的典型产品
- ZED 立体相机（由Stereolabs制造）：ZED相机是一种受欢迎的深度感知摄像头，可用于机器人、无人机、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）应用；
- Intel RealSense D400 系列：Intel的RealSense D400系列相机提供深度感知和立体视觉功能，用于各种应用，如虚拟现实、室内导航等；
- eYs3D DepthEye 系列：这是另一个双目相机系列，可提供深度感知和三维数据采集，适用于机器人、计算机视觉等领域；
- Bumblebee 系列（由Point Grey Research推出）：Bumblebee相机是一系列受欢迎的双目相机，用于各种计算机视觉和深度感知应用；
- DUO3D 相机：DUO3D是一种用于机器人、自主导航和虚拟现实的低成本双目相机。
结构光相机
结构光相机的原理
结构光，英文名叫（Structured light），结构光相机是一主动式传感器。为什么说“主动式”呢？因为其工作原理是通过红外激光器主动将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头采集反射的结构图案，根据三角测量原理进行深度信息的计算。
结构光相机的优缺点
结构光相机通过发射结构光来测量深度，具有高精度和适用于多种环境的优点。它不受纹理影响，适用于精密测量和虚拟现实应用。然而，结构光相机的成本较高，复杂度大，对外部光敏感，有可能在明亮光线下失效。此外，其测量距离有限，不适合远距离测量。
结构光相机的受欢迎产品
- Microsoft Kinect系列：最著名的结构光相机系列之一，用于3D扫描、游戏等领域；
- Intel RealSense LiDAR Camera L515：提供高精度的深度信息，适用于机器人导航、AR/VR等应用；
- Occipital Structure Sensor：可附加于移动设备上，提供高质量的3D扫描功能，用于增强现实、建筑测量等；
- ASUS Xtion系列：类似于Kinect，适用于互动娱乐、3D扫描等应用。
TOF相机
TOF相机的原理
TOF是Time of flight的简写，直译为飞行时间的意思。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后利用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行时间来得到目标物的距离。TOF的深度精度不随距离改变而变化，基本能稳定在cm级。
TOF相机的优缺点
TOF相机优点包括高速度、适用于不同表面、室外使用、不受光照条件限制。然而，TOF相机的深度分辨率通常较低，受散射和遮挡影响，限制了其长距离测量能力。
TOF相机的受欢迎产品
- Intel RealSense D455：适用于机器人、AR/VR、建筑扫描等领域的深度感知；
- Velodyne Puck：广泛用于自动驾驶领域的激光雷达传感器；
- Sony DepthSense：用于3D扫描、虚拟现实和面部识别的TOF相机；
- Texas Instruments OPT8241：工业自动化、室内导航等应用的TOF传感器。