结构光相机工作原理

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Mech-Eye工业级3D相机（以下简称“3D相机”）是一种结构光3D相机，按投光方式可分为面阵结构光相机与线扫结构光相机。

面阵结构光相机：通过向物体表面投射结构光图案，并根据采集的图像计算物体表面的深度信息，从而获取三维点云。其中，DEEP、LSR、PRO、NANO、ULTRA M 和 UHP-140 等系列相机属于此类。
线扫结构光相机：通过控制激光线的扫描方向，逐行扫描物体表面，并根据采集的轮廓数据获取物体的三维点云。其中，Range 系列（例如 Range XL）属于此类。

面阵结构光相机

面阵结构光相机由2D相机和投光单元组成。投光单元向目标物体表面投射结构光图案（例如条纹状图案），2D相机采集物体图像。相机根据结构光图案在物体表面的成像特征，计算视野范围内各位置的深度信息，从而获取物体的三维点云。同时，相机也可获取目标物体的2D图像。

面阵结构光相机的完整工作过程可分为三个阶段：数据采集、计算与处理、输出。以下小节分别介绍各个阶段。

面阵结构光相机能够同时采集目标物体的2D和3D数据。

采集3D数据：
1. 投光单元（下图中P）投射条纹样式的结构光（下图中①）至目标物体表面。目标物体的形状导致条纹样式变形。
2. 2D相机（下图中C）采集图像（下图中②），该图像包含变形的条纹样式和目标物体。
3. 投光单元继续投射不同条纹样式的结构光，2D相机采集图像，直至全部样式的结构光投射完成。
采集2D数据： 在投光单元不投射结构光时，2D相机采集的图像即为目标物体的2D图。

面阵结构光相机根据条纹样式的变形，计算出物体表面的深度数据。经过进一步处理，生成深度图与点云。

面阵结构光相机将生成的数据输出至Mech-Eye SDK或GenICam客户端，用户即可获得2D图、深度图和点云。

线扫结构光相机由成像单元和激光投射单元组成。激光投射单元向目标物体表面投射一条激光线，振镜改变激光线的投射方向，使其逐行扫过整个视野。左右两个图像传感器从不同视角采集各扫描位置的激光线图像，相机根据激光三角测量原理计算物体表面的深度信息，并获取目标物体的2D图像。

线扫结构光相机的完整工作过程可分为三个阶段：数据采集、计算与处理、输出。以下小节分别介绍各个阶段。

线扫结构光相机能够同时采集目标物体的2D和3D数据。

采集3D数据：
1. 激光投射单元（下图中P）投射一条激光线至目标物体表面。目标物体的形状导致激光线变形。
2. 振镜（摆动反射镜）带动激光线逐行扫过整个视野。每扫过一个位置，左右两台图像传感器（下图中C1、C2）各采集一幅包含变形激光线的图像（如下图①②示意）。
3. 振镜继续摆动，直至激光线扫完全部视野，相机获得一系列激光线图像。整个过程无需相机与物体发生相对运动。
采集2D数据： 在激光投射单元不投射激光时，成像单元采集的图像即为目标物体的2D图。

线扫结构光相机根据激光样式的变形，计算出物体表面的深度数据。经过进一步处理，生成深度图与点云。

线扫结构光相机将生成的数据输出至Mech-Eye SDK或GenICam客户端，用户即可获得2D图、深度图和点云。

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