上一期小編給大家介紹了TOF 與雙目結構光的對比，那在深度相機的應用方案種還有結構光的攝像方案。今天小編就跟大家來聊一聊結構光，順便也捋一捋這三者的對比。

結構光

結構光技術就是使用提前設計好的具有特殊結構的圖案（比如離散光斑、條紋光、編碼結構光等），然后將圖案投影到三維空間物體表面上，使用另外一個相機觀察在三維物理表面成像的畸變情況。如果結構光圖案投影在該物體表面是一個平面，那么觀察到的成像中結構光的圖案就和投影的圖案類似，沒有變形，只是根據距離遠近產生一定的尺度變化。但是，如果物體表面不是平面，那么觀察到的結構光圖案就會因為物體表面不同的幾何形狀而產生不同的扭曲變形，而且根據距離的不同而不同，根據已知的結構光圖案及觀察到的變形，就能根據算法計算被測物的三維形狀及深度信息。

結構光3D成像技術主要由4大部分組成：

1）不可見光紅外線（IR）發射模組：用于發射經過特殊調制的不可見紅外光至拍攝物體。

2）不可見光紅外線（IR）接收模組：接收由被拍攝物體反射回來的不可見紅外光，通過計算獲取被拍攝物體的空間信息。

3）鏡頭模組：采用普通鏡頭模組，用于2D彩色圖片拍攝。

4）圖像處理芯片：將普通鏡頭模組拍攝的2D彩色圖片和IR接收模組獲取的3D信息集合，經算法處理得當具備3D信息的彩色圖片。

雙目視覺 Vs 結構光 Vs TOF

下表是雙目立體視覺、結構光、TOF三種可以測量深度（距離）的技術方案綜合比較：

（點擊看大圖）

從上述的對比分析來看，TOF方案具有響應速度快，深度信息精度高，識別距離范圍大，不易受環境光線干擾等優勢。因此想要在移動端直接實現深度的測量，最有競爭力的就是TOF方案了。

典型手機

典型代表手機：聯想Phab 2。

目前可以買到的具備直接深度測量的智能手機只有Google和聯想合作的聯想Phab 2，2016年11月推出，是全球首款支持Google Project Tango技術的手機，其深度相機采用TOF技術方案，由PMD公司提供。

華碩也宣布將在2017年會推出帶深度相機的手機Zenfone AR，號稱是全球首款同時支持Google Project Tango（AR）和Daydream（VR）的手機。

iPhone8也將會使用深度相機，果然收購PrimeSense公司是有目的的，我們拭目以待。

深度相機應用

深度相機的應用范圍非常廣泛：比如未來幾年將會迅速商業化的手勢識，以及活體人臉識別、空間測距、三維重建、AR(增強現實)等領域。

1、手勢識別。

TOF深度相機可以將人臉、身體、手臂、手指從背景中分離，并且這種分割置信度較高，不受自然光變化的影響，同時能夠實時性處理，所以這將在智能交互領域大有用武之地。預計最近幾年會迅速進入消費級電子產品中。

2、真實的AR游戲體驗。

如下圖是Phab 2的AR游戲展示。由于在二維圖像中融合了實時的深度信息，所以AR游戲的體驗比較真實。比如虛擬出來的一只貓，通過實時的空間深度感知，它可以“感受”到空間的相對位置關系，當它走到桌子邊緣的時候，會很自然地跳到地面上，這在之前的AR游戲中是難以實現的。

3、三維空間測量。

由于能夠實時獲得深度信息，所以實現三維空間測量也是順其自然的。比如在室內裝修領域，可以方便的將各種虛擬的家具以真實的尺寸擺放到現實環境中，用戶拿著手機就可以體驗家居放在室內的360°真實效果，這無疑將是一個令人激動的應用場景。

4、三維掃描/重建。

可以用于三維物體和k建模和機器人視覺導航和定位。比如你看到一座非常喜歡的雕塑，就可以利用手機上的彩色相機+深度相機對它掃描一周，結合相應的算法就可以生成該雕塑的三維模型數據，利用三維打印機就可以方便的打印出一個三維的雕塑復制品出來。

5、更廣泛的其他應用。

融入了深度信息的三維影像可以用于活體人臉識別，避免傳統二維人臉識別的安全隱患；可以更加方便進行人體三維測量，從而推動虛擬在線試衣行業的發展等。

隨著深度測量技術的發展，必然還有出現更多有趣的應用場景。

原文標題：結構光3D成像原理及應用

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責任編輯：haq