深度相机-介绍

奥比中光竟然上市了,主打产品就是深度相机,目前深度相机在应用上越来越广泛。

一、深度相机的分类:
1、结构光
  • 介绍

  • 原理

  • 应用
    结构光主要的:iPhone的前置摄像头(面部识别的),奥比中光的Astra+,Astra Mini S 3D摄像头模组,OPPO旗舰手机Find X,英特尔的RealSense SR300

2、 飞行时间法ToF
  • 介绍
    光雷达系统,可从发射极向对象发射光脉冲,接收器则可通过计算光脉冲从发射器到对象,再以像素格式返回到接收器的运行时间来确定被测量对象的距离

  • 原理

  • 应用
    IToF主要应用在:Kinect2.0,魅族旗舰手机17Pro、18Pro,无人驾驶中常用的激光雷达

3、 双目立体成像 - Active Stereo
  • 介绍
    如同人的双眼,通过左右相机的拍摄图像的差异(视差)来确定距离。通过三角定位原理以视差的方式来计算被测物距离。
  • 原理
    由于是通过两幅画面进行立体成像,因此需要提前标定,即左右相机的参数和两者之间的相对几何位置,通过标定可以得到畸变参数,从而输出无畸变的左右相机图像,再通过调整摄像机间的角度和距离,输出行对准的校正图像,匹配左右摄像机间视场中的相同特征,计算匹配特征在左右图像上的列坐标的差值,输出视差图,将视差图通过三角测量的方法转换成距离,输出深度图。深度图是图像每个像素的一组 Z 坐标值,单位为毫米。
    大致来讲:就是立体标定,畸变矫正,立体校正(主要就是行对准),立体匹配(速度快:block matching、精准性:semi-global block matching),重投影。
    校正,取自Learning OpenCV
  • 应用

双目立体成像:zspace的桌面一体机, intel的RealSense主动双目系列,未来立体的桌面一体机。

二、深度相机参数
1、技术参数
  • 视场角
  • 密度
  • 分辨率(Resolution):视场角和密度的乘积
  • 距离精确度(Depth accuracy): 距离精确度能够反映测量距离和实际距离的偏差 (要与分辨率区分),它是传感器的一个重要参数。分辨率很高的传感器可以分辨细节特征,即使距离有一些偏差。传感器可以有高的分辨率但距离精确度一般
  • 分辨率(Depth resolution): 沿着测量坐标轴下的可测量距离
  • 最大最小探测距离(Minimum and maximum range): 传感器的可感知距离
  • 帧率(Frame Rate): 每秒的帧数
2、其他参数

尺寸、成本、封装,温度,通信接口(以太网、USB、法尔接口、CAN总线、串口),硬件、软件(广播触发、网路定时)、无同步,软件接口,

三、优缺点

结构光的刷新率很高;主动双目能实现更高的图像分辨率;TOF精度高,抗干扰性更好。

双目视觉三维重建,相机标定如果用matlab标定的话校正后图像是行对准的,而直接用opencv校正的话图像都不能行对准,后面匹配用的是SGBM算法,生成的深度图

立体校正是为了使得左右相机的图像坐标系行对准,主要分两个步骤:
1、根据立体标定得到的旋转矩阵R对两个坐标系进行旋转使两者共面。
注意,此时两个图像坐标系共面但不一定行对准,即两者的x坐标轴并不共线,因为两个坐2、标系之间还存在偏移。
利用立体标定得到的平移矩阵T对两个坐标系进行变换使两者行对准
Bouguet's算法实现立体校正

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