3D線激光成像原理概述

3D相機和2D相機的成像差異在于，3D相機有距離信息。而線激光成像可以理解成眾多一維的點形成的線條圖像，所以但從相機內(nèi)部角度來分辨，只能得到2D信息。所以需要引入激光器、相機、待測物體三者之間的空間位置關(guān)系，才可能計算得出待測物體的三維信息。

如下圖所示，當待測物體高度發(fā)生變化時，相機感光芯片上體現(xiàn)出來的就是待測物體成像像素移動。通過這個微小的移動，從而來判斷待測物體實際產(chǎn)生的高度差。

3D線激光成像原理示意.png

3D線激光成像計算

• 先通過激光器的安裝固定方式，來確定激光發(fā)射線束與物體所在平面的法線夾角固定為θ。
• 通過相機的安裝固定方式，可以確定相機芯片與檢測物體所在平面的夾角為φ；確定相機鏡頭與檢測物體的距離為線段MO。
• 當物體基準面上的點O，成像時對應(yīng)的芯片上的像元位置是A。
• 當物體上有高度差時，假設(shè)為點P，成像時對應(yīng)的芯片上的像元位置是B。
• 已知像元尺寸大小，也可以通過圖像知道兩個像素之間間隔的像素數(shù)量，也就可以計算出AB的距離。

通過圖示可得出△PP'M與△A'BM相似，而且兩個三角形為直角三角形。

3D線激光成像原理計算.png

應(yīng)用與理解

從計算公式可知，如果要計算PO的準確數(shù)值，那么MA、OM、AB、角度θ、角度φ，都需要非常精準。如果在實際安裝和測量過程中距離和角度不易獲得，那也可以通過標定的方式來完成以上數(shù)值的計算（AB可以通過圖像來實時準確獲?。?。

如果要客戶做到開箱即用，那么可以在實驗室環(huán)境下，先獲知MA的準確數(shù)據(jù)，然后要求客戶安裝時候按照MO為某個固定值。由于光源和相機為一體，所以當相機中心和待測物體固定垂直俯視的視角時角度θ、角度φ也就能固定下來，那么就可以直接使用了。盡管如此，還是建議在實際場景使用時先進行標定。

（待續(xù)）