3D結構光相機技術原理分為時間編碼和空間編碼，上次講過時間編碼，今天就來講講空間編碼——空間編碼

為滿足動態場景的需要，可以采用空間編碼結構光。前面談到了隨機結構光，就是不帶編碼信息，投影隨機紋理，而這里討論的空間編碼結構光特指向被測空間中投影經過數學編碼的、一定范圍內的光斑不具備重復性的結構光。由此，某個點的編碼值可以通過其臨域獲得。其中，包含一個完整的空間編碼的像素數量（窗口大小）就決定了重建的精度。

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·德布魯因序列（De?Bruijn）序列

德布魯因序列（維基百科）B（k，）表示用k個符號（如二進制，k=2）來表示長度為的循環編碼，為一個編碼值的長度。

舉例：最簡單的，k=2時，采用二進制符號（0，1），編碼值的長度n=2，可以得到一個長度為的循環序列：【0，0，1，1】。此時，我們得到4個長度為2的不同的編碼：【0，0】，【0，1】，【1，1】，【1，0】.

因此，某種結構光就可以按照該德布魯因序列進行編碼。而獲得的結構光影像中，以上4個像素的編碼為【0，0，1，1】，通過一個大小為2的滑動窗口（假定一個結構光光斑或光束的寬度是一個像素）即可獲取每個像素的編碼值。同樣地，如果是經過極線校正的雙目圖像，只需要搜索對應的行即可，此時只要求編碼在軸上不具備重復性。此時的結構光就是豎直條帶狀的。

當然，為了提高編碼效率，也可以使用灰度圖、彩色圖像等比0-1編碼具有更多可能編碼值的投影方式。例如，對于RGB影像，采用二進

制編碼（即某種顏色只有有、無兩種狀態），則共有種顏色組合，去除（0，0，0），還剩下7種顏色。因此k=7，=3，這樣就可以獲得

一個長度為343的條帶序列。對于這個序列，唯一的約束為：相鄰的條帶不能為同樣的顏色。否則對于解碼算法來說很容易造成誤差。下圖展示了只使用5種顏色（k=5，=3）的結構光序列：

二維空間編碼

德布魯因序列是一種一維編碼，可以將之擴展到二維空間中，使得對于一個x*y大小的二維空間，其中一個w*大小的子窗口所包含的編碼值在這整個二維編碼序列中只出現一次。

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如上面中的4*6的M-arrays序列中，每個2*2大小的窗口所包含的編碼值都是唯一的。

同樣也可以利用RGB信息來進行二維編碼，有相關算法來產生一些偽隨機二維編碼。如在下圖中，左邊展示了一個6*6大小的二維矩

陣，子窗口的大小為3*3。算法首先在左上角的3*3子窗口中隨機填入各種顏色；然后一個3*1大小的滑動窗口移動到右端第一個空白處，并隨機填入3中顏色；在填入生成的隨機顏色前，算法會先驗證子窗口的編碼的唯一性能不能得到保證，若不能，則會重新生成3中隨機顏色：如此循環，只是在豎直方向上滑動窗口的大小變為1*3，直至將整個6*6矩陣填滿。下圖則是該算法產生的某種偽隨機二維編碼的示例。

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通討以上對空間編碼的討論，也可以看出空間編碼結構光的一些優缺點：

優點：

·無需多張照片，只需要一對影像即可進行三維重建Q。可以滿足實時處理，用在動態環境中。

缺點

·易受噪聲干擾：由于反光、照明等原因可能導致成像時部分區域等編碼信息缺失；

·對于空間中的遮擋比較敏感：

·相較于時序編碼結構光精度較低。

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審核編輯：符乾江