3d结构光原理
结构光三维定位
结构光三维定位
结构光三维定位是一种通过结构光技术实现的三维定位方法。
它利用结构光器件（例如激光、LED等）发射出的光束，经
过场景物体反射或散射后，通过相机或其他传感器捕捉到的图像信息，计算出物体在三维空间中的位置和姿态。
结构光三维定位的基本原理是利用投影的结构光在目标物体上产生一组规律的条纹或图案，通过观察这些条纹或图案在物体表面的扭曲或形变，可以获取目标物体的三维信息。
常用的结构光三维定位技术包括三角测量法、相位测量法和多视图几何法等。
在结构光三维定位中，需要进行标定和配准的工作，以确保图像和实际物体的对应关系。
标定过程通常包括摄像机标定、投影器标定和相机-投影器坐标系对齐等。
配准过程则是将采集
到的图像与已知的模型进行匹配，通过解算得到物体在三维空间中的位置和姿态。
结构光三维定位广泛应用于工业自动化、机器人导航、虚拟现实、医疗影像、安全监控等领域。
它具有测量速度快、精度高、非接触等优点，能够实时获取物体的三维信息，为许多应用提供了重要的技术支持。
结构光路线及原理
结构光路线及原理一、引言随着科技的不断发展，三维（3D）成像技术在许多领域中的应用越来越广泛，如机器视觉、自动驾驶、医疗诊断等。
其中，结构光技术作为一种非接触式的三维成像技术，因其具有较高的精度和稳定性，受到了广泛关注。
本文将详细介绍结构光技术的路线及原理，帮助读者更好地理解这一技术。
二、结构光技术路线结构光技术主要包括以下几个步骤：光源发射、编码图案投射、图像采集、解码重建。
1. 光源发射：结构光系统中的光源通常为激光器或白光LED，用于发射具有一定波长的光。
光源的选择需要考虑其波长、功率、稳定性等因素。
2. 编码图案投射：光源发射的光经过特定的光学元件，如投影仪、液晶显示屏等，投射到被测物体上。
投射的图案通常是由一系列黑白相间的条纹或散斑点组成，这些图案被称为格雷码或相位编码图案。
3. 图像采集：当结构光照射到被测物体表面时，物体表面的几何形状和深度信息会改变反射光的强度和相位。
通过高精度的相机或其他图像采集设备，可以捕捉到反射光形成的图像。
4. 解码重建：通过对采集到的图像进行处理和解码，可以提取出被测物体的三维信息。
解码方法通常包括相位计算、匹配算法等。
三、结构光原理结构光技术的基本原理是利用光线的反射和折射特性，通过测量光线在物体表面的反射和折射情况，来获取物体的三维信息。
具体来说，结构光技术主要包括以下几个方面的原理：1. 反射原理：当光线照射到物体表面时，会发生反射。
反射光线的强度和相位受到物体表面的形状和深度的影响。
通过测量反射光线的强度和相位，可以获取物体的表面形状信息。
2. 折射原理：当光线从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射。
折射光线的方向和角度受到物体表面的形状和深度的影响。
通过测量折射光线的方向和角度，可以获取物体的深度信息。
3. 相位计算原理：结构光系统中的格雷码或相位编码图案具有特定的相位分布。
当光线照射到物体表面时，反射光线的相位会受到物体形状和深度的影响。
通过对比反射光线和投射光线的相位差异，可以计算出物体的形状和深度信息。
3D成像技术原理
3D成像技术原理3D成像技术是一种通过对目标进行扫描或测量，以获取其三维空间信息并生成逼真的图像或模型的技术。
它已经广泛应用于医学成像、工程设计、虚拟现实和增强现实等领域。
在这篇文章中，我们将详细介绍一些常见的3D成像技术的原理。
一、结构光成像结构光成像是一种常见的3D成像技术。
它通过投射光线或光栅模式到目标上，并通过测量目标表面上形成的光线扭曲来计算目标表面的形状。
具体而言，结构光成像使用一个投影仪投射一系列的特殊光纹到目标上。
这些光纹可能是条纹、格子或其他形状，距离和方向上都有规律。
当这些光纹与目标表面相交时，会发生光线扭曲。
一台或多台摄像机据此来捕捉目标表面的变形情况。
根据这些光纹与目标表面之间的几何关系，可以使用三角测量原理来计算目标表面上每个点的三维坐标。
通过将这些点连接起来，就可以生成目标的三维模型。
二、时间飞行成像时间飞行成像是另一种常见的3D成像技术。
它利用激光器发射短脉冲光束，并测量光束从发射到返回的时间差，从而计算出目标表面上每个点的距离。
具体实现上，时间飞行成像使用一个激光器发射短脉冲光束。
光束照射到目标表面上，然后被目标表面反射或散射。
一台或多台接收器接收到这些反射或散射的光，并测量发射光束与返回光束之间的时间差。
根据光速恒定的原理，通过时间差可以计算出从发射点到目标表面上每个点的距离。
通过在整个目标表面上进行多次测量，就可以获取目标的三维距离信息，并生成相应的三维模型。
三、体素化成像体素化成像是一种基于像素的3D成像方法。
它将目标划分为相等大小的小方块（或体素），并为每个体素分配一个灰度值或颜色值。
通过这些体素的排列和颜色变化可以生成目标的三维模型。
具体实现上，体素化成像使用传感器或摄像机在不同位置或角度上对目标进行拍摄或扫描。
每张图像提供目标的二维视角信息，而多张图像提供多个视角下的信息。
利用这些信息，可以根据体素间的重叠或不重叠来确定每个体素的空间位置。
当体素位置确定后，可以通过分析图像中每个体素的灰度值或颜色值来计算其在三维空间中的高度或深度。
3dscanner原理
3dscanner原理
3D扫描仪是一种利用光学、激光、红外线等技术，通过对被扫描物体表面进行三维坐标的测量，生成三维模型的设备。
其主要原理是通过对物体进行扫描，使用三角测量原理测量物体的三维坐标信息，然后将其转化为计算机可以处理的数字信号，最终生成三维模型。
下面将详细介绍几种常见的3D扫描仪原理。
1. 结构光原理
结构光扫描仪利用光源投射的光斑照射被扫描物体，然后摄像机接收回来的反射光，通过对反射光的特征进行分析，实现对物体表面的三维坐标的测量。
光源可以是激光、LED等。
相机和光源之间的相对位置和光源发射的光斑激光中心位置之间的位置关系是决定扫描精度的重要因素之一。
2. 相位测量原理
相位测量扫描仪利用光源发出的强度和相位不同的两束光线分别照射被扫描物体，然后摄像机接收反射光，通过对这两束光线的相位差进行分析，实现对物体表面的三维坐标的测量。
因此，相位测量具有高测量精度和高抗干扰能力的优势。
3. 时间编码原理
时间编码扫描仪也是利用光线照射被扫描物体，通过对反射光的时间差进行分析，实现对物体表面的三维坐标的测量。
时间编码扫描仪的优势在于快速扫描，可以在短时间内获取大量数据点，适用于量产和实时检测等场景。
4. 红外线原理
红外线扫描仪通过红外线的照射，对被扫描物体表面进行测量，实现对物体的三维坐标的测量。
红外线扫描仪通常具有高速度和高分辨率的优势，在工业生产领域得到广泛应用。
总体来看，不同的3D扫描仪原理各有优缺点，用户可以根据需求选择适合自己的扫描仪。
未来，3D扫描仪的应用将越来越广泛，例如医疗、建筑、艺术、教育等领域，可以为这些领域带来更多的可能性和创新。
结构光3D扫描原理课件PPT-经典必看
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner
View Planning
Alignment
Done?
Merging
Display
Real-Time 3D Model Acquisition
Next Class
• Polyhedral Objects and Line Drawing • Reading Notes
Laser
Camera
• Depth from ray-plane triangulation:
– Intersect camera ray with light plane
x x' z / f y y'z / f
z Df Ax'By'Cf
Example: Laser scanner
Structured Light Triangulation
I
J
Correspondence becomes easier!
Structured Light
• Any spatio-temporal pattern of light projected on a surface (or volume). • Cleverly illuminate the scene to extract scene properties (eg., 3D). • Avoids problems of 3D estimation in scenes with complex texture/BRDFs. • Very popular in vision and successful in industrial applications (parts
3d结构光原理
3d结构光原理3D结构光原理。
3D结构光是一种用于获取三维物体表面形状的技术，它通过投射特殊编码的光斑到物体表面，再通过相机捕捉这些光斑的畸变，从而计算出物体表面的三维坐标信息。
这种技术在工业、医疗、文化遗产保护等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍3D结构光的原理及其应用。
首先，让我们来了解一下3D结构光的原理。
在进行3D结构光扫描时，首先需要使用一种激光光源，这种光源通常是一种特殊的投影仪。
投影仪会将特殊编码的光斑投射到待测物体表面上。
这些光斑可以是条纹、格点或其他特殊编码的形状。
当这些光斑照射到物体表面时，由于物体表面的形状不同，光斑在物体表面上会发生畸变。
接下来，通过相机捕捉这些畸变的光斑图案，并通过计算机算法对这些图案进行分析，就可以得到物体表面的三维坐标信息。
3D结构光的原理简单而直观，但是在实际应用中需要考虑很多因素。
首先，激光光源的选择非常重要。
不同的光源会对扫描效果产生影响，因此需要根据具体的应用场景选择合适的光源。
其次，相机的选择也是至关重要的。
相机的分辨率、灵敏度、镜头质量等都会影响扫描的精度和速度。
此外，计算机算法的设计和优化也是3D结构光技术能否得到有效应用的关键。
只有将光斑图案准确地转换成物体表面的三维坐标信息，才能实现对物体表面的精确扫描。
除了以上提到的原理和应用，3D结构光技术还有许多其他的特点和优势。
首先，它可以实现非接触式的三维扫描，避免了传统测量方法中可能存在的接触损伤和变形。
其次，3D结构光技术可以实现快速高效的三维扫描，大大提高了生产和测量效率。
此外，由于3D结构光技术可以实现对物体表面的全息扫描，因此可以获取更加丰富的表面形状信息，适用于更多的应用场景。
综上所述，3D结构光技术是一种非常重要的三维测量技术，它通过投射特殊编码的光斑到物体表面，再通过相机捕捉这些光斑的畸变，从而计算出物体表面的三维坐标信息。
它在工业、医疗、文化遗产保护等领域有着广泛的应用前景。
结构光3D扫描原理课件PPT-经典必看
Portable 3D laser scanner (this one by Minolta)
Faster Acquisition?
• Project multiple stripes simultaneously • Correspondence problem: which stripe is which?
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner View Planning
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner
View Planning
Zhang et al
Continuum of Triangulation Methods
Single-stripe Slow, robust
Multi-stripe Multi-frame
Single-frame
Fast, fragile
3D Acquisition from Shadows
Bouguet-Perona, ICCV 98
assembly, inspection, etc).
Light Stripe Scanning – Single Stripe
Light plane
Source
Camera
Surface
• Optical triangulation
– Project a single stripe of laser light – Scan it across the surface of the object – This is a very precise version of structured light scanning – Good for high resolution 3D, but needs many images and takes time
结构光3D扫描原理课件PPT-经典必看
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner View Planning
3D Model Acquisition Pipeline
3D Scanner
View Planning
Projected over time
More complex patterns
Works despite complex appearances
Works in real-time and on dynamic scenes
• Need very few images (one or two). • But needs a more complex correspondence algorithm
+ very accurate < 0.01 mm − more than 10sec per scan
Cyberware® face and head scanner
Example: Laser scanner
Digital Michelangelo Project
/projects/mich/
Pattern 3 Pattern 2
Pattern 1
Projected over time
Binary Coding
• Assign each stripe a unique illumination code over time [Posdamer 82]
Time
Space
Binary Coding
3D Scanning
Structured Light Reconstruction
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3d结构光原理
3D结构光原理。
3D结构光是一种通过投射光线来获取物体表面三维信息的技术。
它利用光的
投影和变形来实现对物体表面的三维扫描，是一种常用于三维建模和数字化重建的技术手段。
在3D打印、虚拟现实、医学影像等领域，3D结构光技术都有着广泛
的应用。
3D结构光的原理是利用投射器将编码的光投射到目标物体表面，然后通过相
机或传感器捕捉被投射光线的反射或变形信息，最终计算出物体表面的三维坐标信息。
在这个过程中，编码的光通常是由特殊的图案或格纹组成，这些图案或格纹可以提供给相机或传感器一些参考信息，帮助计算出物体表面的精确三维坐标。
3D结构光技术的实现通常需要以下几个关键步骤，首先是光源的选择和投射
器的设计，光源的选择需要考虑光的亮度和稳定性，投射器的设计需要考虑如何将编码的光准确地投射到目标物体表面。
其次是相机或传感器的选择和校准，相机或传感器的选择需要考虑其对光线反射或变形的捕捉能力，校准则是为了保证捕捉到的信息能够准确地反映物体表面的真实形状。
最后是数据处理和重建，通过对捕捉到的光线信息进行处理和计算，最终可以得到物体表面的三维坐标信息，从而实现对物体的三维重建。
3D结构光技术的优势在于其快速、高精度的特点，可以实现对复杂物体表面
的精确扫描和重建。
在工业制造中，可以用于产品设计和质量检测；在医学影像中，可以用于人体器官的三维重建和手术模拟；在虚拟现实中，可以用于虚拟场景的建模和渲染。
随着技术的不断进步，3D结构光技术在各个领域的应用也将会更加广泛。
总的来说，3D结构光技术是一种重要的三维信息获取手段，其原理简单清晰，应用广泛多样。
随着科技的不断发展，相信3D结构光技术也会在未来发展出更多
的应用场景，为人们的生活和工作带来更多的便利和惊喜。