通常是指2D的視覺(jué)系統(tǒng)即通過(guò)攝像頭拍到一個(gè)平面的照片。然后通過(guò)圖像分析或比對(duì)來(lái)識(shí)別物體，能看到物體一個(gè)平面上特征，可用于缺失/存在檢測(cè)、離散對(duì)象分析，圖案對(duì)齊、條形碼和光學(xué)字符識(shí)別以及基于邊緣檢測(cè)的各種二維幾何分析 。

由于2D視覺(jué)無(wú)法獲得物體的空間坐標(biāo)信息，所以不支持與形狀相關(guān)的測(cè)量。諸如物體平面度、表面角度、體積或者區(qū)分相同顏色的物體之類的特征或者在具有接觸側(cè)的物體位置之間進(jìn)行區(qū)分，而且2D視覺(jué)測(cè)量物體的對(duì)比度，這意味著特別依賴于光照和顏色/灰度變化，測(cè)量精度易受變量照明條件的影響 。

因此，隨著現(xiàn)在對(duì)精確度和自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，3D機(jī)器視覺(jué)變得更受歡迎，在許多“痛點(diǎn)型應(yīng)用場(chǎng)景”中大顯身手，成為當(dāng)前“智”造業(yè)最炙手可熱的技術(shù)之一

業(yè)界認(rèn)為2D向3D的轉(zhuǎn)變將成為繼黑白到彩色、低分辨率到高分辨率，靜態(tài)圖像到動(dòng)態(tài)影像后的第四次革命，3D視覺(jué)將是人工智能“開(kāi)眼看世界”的提供者！

相比2D，3D機(jī)器視覺(jué)具有以下優(yōu)點(diǎn)?

①?在線檢測(cè)快速移動(dòng)的目標(biāo)物，獲取形狀和對(duì)比度?

②?消除手動(dòng)檢查帶來(lái)的錯(cuò)誤

③?實(shí)現(xiàn)部件和裝配的100％在線質(zhì)量控制

④?最大限度地縮短檢測(cè)周期和召回

⑤?最大限度地提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)量

⑥?對(duì)比度不變，是檢查低對(duì)比度物體的理想選擇

⑦?對(duì)較小的照明變化或環(huán)境光不敏感

⑧?建立大型物體檢測(cè)的多傳感器設(shè)置更簡(jiǎn)單

正是因?yàn)橛羞@么多的優(yōu)勢(shì)

3D機(jī)器視覺(jué)在業(yè)界越來(lái)越火熱

可是，你對(duì)它了解多少呢？

其實(shí)，要想真正了解3D視覺(jué)，首先得了解3D視覺(jué)的測(cè)量原理。目前市場(chǎng)上主流的有四種3D視覺(jué)技術(shù)。雙目視覺(jué)、TOF、結(jié)構(gòu)光和激光三角測(cè)量，雙目技術(shù)是目前較為廣泛的3D視覺(jué)系統(tǒng)，它的原理就像我們?nèi)说膬芍谎劬Γ?/span>用兩個(gè)視點(diǎn)觀察同一景物以獲取在不同視角下的感知圖像，然后通過(guò)三角測(cè)量原理計(jì)算圖像的視差來(lái)獲取景物的三維信息 。

由于雙目技術(shù)原理簡(jiǎn)單，不需要使用特殊的發(fā)射器和接收器，只需要在自然光照下就能獲得三維信息，所以雙目技術(shù)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)靈活和成本低的優(yōu)點(diǎn)。適合于制造現(xiàn)場(chǎng)的在線、產(chǎn)品檢測(cè)和質(zhì)量控制，不過(guò)雙目技術(shù)的劣勢(shì)是算法復(fù)雜，計(jì)算量大而且光照較暗或者過(guò)度曝光的情況下效果差。

第二個(gè)技術(shù)是TOF飛行時(shí)間法成像技術(shù)TOF是Time Of Flight的簡(jiǎn)寫，它的原理通過(guò)給目標(biāo)物連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過(guò)探測(cè)光脈沖的飛行時(shí)間來(lái)得到目標(biāo)物距離

TOF的核心部件是光源和感光接收模塊，由于TOF是根據(jù)公式直接輸出深度信息，不需要用類似雙目視覺(jué)的算法來(lái)計(jì)算。所以具有響應(yīng)快、軟件簡(jiǎn)單、識(shí)別距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，而且由于不需要進(jìn)行灰度圖像的獲取與分析，因此不受外界光源物體表面性質(zhì)影響，不過(guò)TOF技術(shù)的缺點(diǎn)是

分辨率低、不能精密成像、而且成本高，由于雙目和TOF都有各自的缺點(diǎn)，所以就有了第三種方式——3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)

它通過(guò)一個(gè)光源投射出一束結(jié)構(gòu)光

這結(jié)構(gòu)光可不是普通的光

而是具備一定結(jié)構(gòu)（比如黑白相間）的光線

打到想要測(cè)量的物體上表面

因?yàn)槲矬w有不同的形狀

會(huì)對(duì)這樣的一些條紋或斑點(diǎn)發(fā)生不同的變形

有這樣的變形之后

通過(guò)算法可以計(jì)算出距離、形狀、尺寸等信息

從而獲得物體的三維圖像?

由于3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)

既不需要用很精準(zhǔn)的時(shí)間延時(shí)來(lái)測(cè)量

又解決雙目中匹配算法的復(fù)雜度和魯棒性問(wèn)題

所以具有計(jì)算簡(jiǎn)單、測(cè)量精度較高的優(yōu)勢(shì)

而且

對(duì)于弱光環(huán)境、無(wú)明顯紋理和形狀變化的表面

同樣都可進(jìn)行精密測(cè)量

所以越來(lái)越多的3D視覺(jué)高端應(yīng)用采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)

最后一種是和結(jié)構(gòu)光類似的激光三角測(cè)量法

它基于光學(xué)三角原理

根據(jù)光源、物體和檢測(cè)器三者之間的幾何成像關(guān)系

來(lái)確定空間物體各點(diǎn)的三維坐標(biāo)?

通常用激光作為光源，用CCD相機(jī)作為檢測(cè)器

具有結(jié)構(gòu)光3D視覺(jué)的優(yōu)點(diǎn)

精準(zhǔn)、快速、成本低

不過(guò)

由于根據(jù)三角原理計(jì)算

被測(cè)物體越遠(yuǎn)

在CCD 上的位置差別就越小

所以三角測(cè)量法在近距離下的精度很高

但是隨著距離越來(lái)越遠(yuǎn)

其測(cè)量的精度會(huì)越來(lái)越差

對(duì)于這四種3D視覺(jué)原理各自的優(yōu)缺點(diǎn)

我們可以簡(jiǎn)單總結(jié)為以下的表格?

從上面的表格可以看出

四種主流的3D視覺(jué)測(cè)量原理都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)

那么

對(duì)于可靠性和精度要求極高的制造業(yè)來(lái)說(shuō)

有沒(méi)有將幾種測(cè)量原理結(jié)合一起的3D視覺(jué)呢？

其實(shí)全球頂尖的3D視覺(jué)廠商也想到了這樣的方案

比如專注于三維視覺(jué)40多年的

LMI Technologies公司

就有一款采用雙目+結(jié)構(gòu)光設(shè)計(jì)的3D視覺(jué)傳感器

——Gocator 3504?

它采用500萬(wàn)像素立體相機(jī)雙目快照式傳感器 利用藍(lán)色結(jié)構(gòu)光獲得極高的三維測(cè)量精度

XY方向分辨率達(dá)6.7μm、Z方向精度達(dá)0.2μm

一次快照即可實(shí)現(xiàn)高精度3D表面和幾何檢測(cè)

可以檢測(cè)到小型電子元器件的微小特征

可以達(dá)到計(jì)量等級(jí)的精度和準(zhǔn)確度

在高速在線檢測(cè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)100%的質(zhì)量控制

它的測(cè)量原理圖如下?

我們不妨通過(guò)Gocator 3504來(lái)看看

3D視覺(jué)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

應(yīng)用一：芯片上的微型條形碼檢測(cè)?

應(yīng)用二：銅線圈檢測(cè)?

應(yīng)用三：連接器引腳檢測(cè)?

<<左右滑動(dòng)查看更多應(yīng)用>>

可以看到，

在這些精確度要求極高的場(chǎng)合

普通2D機(jī)器視覺(jué)是無(wú)法滿足要求的

看到這里

你可能會(huì)問(wèn)

那對(duì)于像手機(jī)玻璃表面、金屬、透明材料

這些高反光表面

這些2D視覺(jué)基本無(wú)能為力的檢測(cè)場(chǎng)合

3D視覺(jué)有沒(méi)有辦法解決呢？

Of?course!

這也是3D視覺(jué)的一大特點(diǎn)！

還是以LMI Technologies的一款3D視覺(jué)來(lái)說(shuō)明

這款產(chǎn)品型號(hào)是Gocator 2500系列

這是一款高速3D線激光輪廓傳感器

采用藍(lán)色激光+定制光學(xué)設(shè)計(jì)

集掃描、測(cè)量和控制于一體，無(wú)需額外控制器
內(nèi)置豐富的測(cè)量算法

特別適合低對(duì)比度和高反光目標(biāo)物的測(cè)量

并針對(duì)微小零部件的應(yīng)用特別優(yōu)化

重點(diǎn)專注于消費(fèi)電子行業(yè)。

掃描速度最高可達(dá)10 kHz

在線生產(chǎn)達(dá)到微米級(jí)別分辨率

下面是它的一些典型應(yīng)用場(chǎng)合?

手機(jī)間隙和面差檢測(cè)?

手機(jī)部件驗(yàn)證?

膠路檢測(cè)?

同時(shí)掃描鏡面和漫反射目標(biāo)物?

編輯：黃飛

?