從“看得見”到“看得清”機器視覺經(jīng)歷過四次重大變革

色彩的突破早期機器局限于感光材料和技術(shù)只能記錄黑白色彩，直至19世紀末光學研究出現(xiàn)新的突破，彩色在攝影師帶有濾鏡的拍攝和后期合成中顯現(xiàn)，使得機器視覺邁上第一個臺階。

從模擬信號到數(shù)字信號的變革早期攝影常常采用膠片來模型記錄影像，隨著數(shù)字技術(shù)的日益成熟，數(shù)碼相機應(yīng)用而生，日漸取代了之前的方式，變得更加高效快捷，機器視覺進入了全新的數(shù)碼時代。

低像素到高像素的轉(zhuǎn)變1969年，貝爾實驗室首次開發(fā)了電荷耦合元件，CCD傳感器，直接把圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并存儲到電腦中參與計算和分析，從而奠定了機器視覺技術(shù)誕生的基石。使得像素從初期的10萬大幅提升至千萬，促使機器視覺從普清走向了高清。

2D視覺轉(zhuǎn)向3D視覺的升維革命
伴隨著AI的迅猛發(fā)展，機器跳脫了2D平面“視”界進入3D立體“視界”，F(xiàn)ace ID、VR、汽車制造、智能機器人……這些人們眼中的“未來產(chǎn)品”，由于3D視覺技術(shù)的出現(xiàn)，逐漸成為身邊的無處不在。2D視覺向3D視覺轉(zhuǎn)換，最明顯的差異是從2D圖像變成3D圖像。 2D圖像 VS 3D圖像2D圖像，從1個方向進行拍攝的圖像數(shù)據(jù)。預處理功能可以對濃淡進行調(diào)整并發(fā)現(xiàn)部件及產(chǎn)品表面的故障。在2D圖像中添加高度信息可獲得3D圖像。通過獲取XYZ坐標的信息，可獲得高度、體積、截面面積等信息。

▎三維視覺技術(shù)的核心：結(jié)構(gòu)光
三維視覺主要包括雙目立體視覺和結(jié)構(gòu)光三維視覺,還有其他三維視覺技術(shù),如由明暗恢復性能、由紋理恢復形狀、激光測距、莫爾陰影與散焦測距等。

結(jié)構(gòu)光檢測技術(shù)屬于非接觸主動測量技術(shù)，具有高的測量精度和速度，且體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高精度測量領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)光三維檢測技術(shù)是機器視覺的重要組成部分之一。結(jié)構(gòu)光檢測方法是圖像及點云處理算法對被測物體輪廓進行建模及檢測的技術(shù)，具備計算簡單、檢測精度高、檢測速度快等優(yōu)勢。 結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)的系統(tǒng)原理是通過特定光源將包含有一定信息的光學編碼圖案投射到被測物體上，通過分析物體表面變形的光學圖案，利用相機標定等方法獲得特定光源和相機的位姿關(guān)系，采用三角測量法獲得物體表面的空間三維信息，最終獲得待測物體表面的點云數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)光根據(jù)光源投射形式的不同，分為點結(jié)構(gòu)光、線結(jié)構(gòu)光、面結(jié)構(gòu)光。

點結(jié)構(gòu)光是點激光器作為光源，投射激光點作為圖案，主要適用于一維測量，可用于物體測距等應(yīng)用。

■ 線結(jié)構(gòu)光是通過線激光器作為光源，投射一條激光線到物體表面，通過相機拍攝物體表面發(fā)生扭曲的激光器線條，并根據(jù)激光器線條在圖像上的位置以及光平面等信息獲取物體截面輪廓。線結(jié)構(gòu)光通常精度較高，借助移動平臺可實現(xiàn)三維測量。

■ 面結(jié)構(gòu)光又稱為編碼結(jié)構(gòu)光，利用投影儀投出具有一定編碼規(guī)則的圖案，通過相機拍攝目標得到其覆蓋編碼圖案的表面圖像，根據(jù)對投射圖案的編碼以及三角測量的方法獲取目標的三維信息。編碼結(jié)構(gòu)光具有高速度、高精度等優(yōu)點，并且單次得到的信息量要大于點結(jié)構(gòu)光與線結(jié)構(gòu)光，是優(yōu)中選優(yōu)的測量方法。接下來給大家介紹一款采用面結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)的產(chǎn)品凌云光LCubor 3D相機。

LCubor 3D高精度面陣結(jié)構(gòu)光相機

LCubor 3D高精度面陣結(jié)構(gòu)光相機是一款基于面結(jié)構(gòu)光編解碼技術(shù)和三角測量原理進行3D點云重建的3D工業(yè)相機?；驹硎窍虮粶y物投射一系列含有特定空間相對編碼的2D圖案，同時對被測物拍攝，然后對得到的照片進行編碼，再將解碼信息根據(jù)標定數(shù)據(jù)進行計算，重構(gòu)成為3D數(shù)據(jù)。集激光、傳感器和測量工具于一身，可以輕松完成測量過程中的掃描、分析、測量和控制功能，是完全一體化的解決方案。

高適應(yīng)性多曝光模式下高HDR適應(yīng)各類高反射材料表面
高精度標準量材下Z軸重復精度可達1μm
高效率串行工作模式可達2fps流水線模式可達3fps
高性能直接輸出點云數(shù)據(jù)支持板上預處理，可脫離PC
高易用性出廠預標定現(xiàn)場即插即用

▎凌云光LCubor3D相機3C行業(yè)運用案例

在電腦配件揚聲器面板的生產(chǎn)工藝中需要對面板上的發(fā)聲孔及噴墨量進行檢測，提高電腦外觀美觀度。噴墨后孔內(nèi)噴墨量的高度檢測，普通2D視覺檢測設(shè)備無法滿足，且孔深檢測對3D相機光源入射角要求極高，普通3D相機檢測也無法滿足。凌云光的LCubor 3D相機，滿足光源各種入射角要求，通過特定的編碼規(guī)則對投射的每個像素點的光進行編碼，將編碼結(jié)構(gòu)光投射到物體表面上，通過對相機捕捉到的物體表面光信息進行相應(yīng)的解碼，從而得到投影儀圖像上的成像位置。通過配件的材質(zhì)不同，進行兩次亮度模式拍攝，最大支持三次亮度融合模式，通過多種預處理算法，片上直接計算，以實現(xiàn)高精度測量。

LCubor3D相機自動化程度高、測量速度快、費用較低等優(yōu)點，在3C行業(yè)、光伏行業(yè)、汽車行業(yè)、橡膠輪胎行業(yè)、鐵路行業(yè)等被廣泛應(yīng)用。凌云光LCubor 3D高精度面陣結(jié)構(gòu)光相機正在熱銷中，有需要的朋友們，撥打電話400-829-1996問詢吧！