随着（zhe）3D成像技术日趋（qū）成熟，3D相机已经出现在日（rì）常服务、金融支付、物流分拣、加工制（zhì）造等越（yuè）来（lái）越多（duō）的应用（yòng）场景中。但（dàn）仍有许多使用者由于（yú）不甚了解不同类（lèi）型（xíng）3D相机之间的差异，在进行设备选型时存在（zài）诸多困惑（huò）。本文将系统介绍各类3D相机的基本原（yuán）理（lǐ）、特点（diǎn）以及相互之间的差异，帮助您（nín）更好地完成相机选型。

什么是3D相机

普通数码相机（jī）输出的图像（xiàng）以（yǐ）二维像素（sù）网格构成。依（yī）据（jù）每个像素的属性将（jiāng）其定（dìng）义为红色（sè）（Red）、绿（lǜ）色（Green）、蓝色（sè）（Blue），通常称为RGB。不同（tóng）属性的像素（sù）可（kě）以用0－255的数字来表示，例如，黑色的相应值为（wéi）（0，0，0），纯鲜红色的相应（yīng）值是（shì）（255，0，0）。成千上百万的像（xiàng）素可（kě）以构成我们常（cháng）见的照片。

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知象光（guāng）电（diàn）高精度（dù）3D相机Ailook  支持3D实时成像（xiàng）

3D相机的不（bú）同之（zhī）处在于（yú），它可以测量普通数码相机无法测量（liàng）的（de）深度数据。所谓深度（dù）数据，就是像素到相机（jī）的距离。所以（yǐ）3D相机可以获取四（sì）个值，分别（bié）是RGB值（zhí）和深度信（xìn）息，即RGB－D。

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3D相机输（shū）出的深度信息可以通过（guò）不同的形（xíng）式显（xiǎn）示出来（lái）。在（zài）上图示例中（zhōng），左边为彩色图，右边为深度（dù）图。深度图中的不同颜（yán）色（sè），表示像（xiàng）素到相机的距离，青色表示距（jù）离相机最近，而（ér）红色则表示距离（lí）相机（jī）最远。其实（shí）深度图的显示，使用什么（me）颜色不重要，只是为了便于识别。

3D相机的常见类型

3D相机通过其使用的深度数据计算方式来进行分类。不同类型的3D相机都（dōu）有其优点与限制（zhì）性，所以选取何种3D相（xiàng）机，就取决于使用者的（de）实际（jì）需求。常（cháng）见的选型（xíng）要素有：最远测（cè）量（liàng）距离、最高精度、是否支持户外使用这三点。

1．结构光与编码光

结构光3D相机与编码光3D相机都是通过光源发（fā）射器投射光（通常是红外光）到物体。所投射的光是有特定图案的。这（zhè）种特定的图案，可以从视觉层面进（jìn）行设置，也可以从时（shí）间（jiān）层面进行设置，还可以是这两个方式（shì）的结合。由（yóu）于光投（tóu）影的图案是既定的，所以3D相机的内置传感器通（tōng）过识别场景中的图案就可以获取到（dào）深度信息。例（lì）如下图，如果（guǒ）光的既（jì）定图案是一系列条纹，当它投射到一个（gè）球上，这些条纹将会依据球的表面产生特（tè）定形变，且当球靠（kào）近光源发射器时，图案还会发生相应的（de）改变。

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利用（yòng）既定（dìng）图像与相机（jī）识别到的实际图（tú）像之间（jiān）的差异，可以（yǐ）计算出每个像素到相机的距离。这项（xiàng）技术（shù）的核心（xīn）是需要精准识（shí）别所投射的光的图案。但是相机投（tóu）射（shè）出的光的（de）功率会因为距离变大（dà）而衰减，还会受到环境中其他相机或设（shè）备（bèi）发（fā）出的红外（wài）线噪音的干扰，因此，编码光和结构光相机适合在室（shì）内（nèi），进（jìn）行短距离作业。

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知象光电工业3D相机Surface  采用双（shuāng）目红外结构光（guāng）技术

2．立（lì）体（tǐ）视觉

立体视觉相机依据内置的传感器数量可分为单目（mù）立体视觉相机（内置单（dān）个传感器）与双目（mù）立（lì）体视（shì）觉（内置（zhì）两（liǎng）个（gè）传感器）相机。由（yóu）于它（tā）们工作（zuò）原理相（xiàng）同，以下举例均以双目（mù）立体视觉技术为例（lì）进行介绍。立体视觉相机常（cháng）利用红外光来提高测量精度，并且可（kě）利用一切光（guāng）进行测量（liàng），这一点不（bú）同于（yú）上文介绍（shào）的编（biān）码光或结构光3D相机。双目立体视觉相机内置两个传感器，可以（yǐ）分（fèn）别得到出两组图像（xiàng）的深度信息。由于传感器之间的距离是已知的，通过（guò）计算便可以得到被测对象的（de）深度信息。

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双目立体视觉（jiào）相（xiàng）机的工（gōng）作原理，与人眼进行深度感知的（de）原理类似（sì）。人（rén）的（de）两眼分别可看见一幅（fú）图像，大脑（nǎo）可以计算出两眼之（zhī）间的差异，距离（lí）物体近的一只（zhī）眼所识别出的物体移动幅度（dù）更（gèng）大（dà），而距离物体远的一只眼所识别（bié）出的移（yí）动幅度就就小一些。

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双目立体（tǐ）视觉（jiào）相机（jī）在（zài）大多数照明条件（jiàn）下，甚至是户外，它都能保持良（liáng）好的（de）性能。如为其配置（zhì）红外光发射器，那么即使在光（guāng）照（zhào）条（tiáo）件差的环境（jìng）中，它依然能（néng）敏（mǐn）锐（ruì）感知深度信息。双目立体视觉（jiào）相机的另一个优点是，在特定场（chǎng）景中，相机的（de）使用数量是没有限制的，不会出现多个编码光相机或TOF相机（jī）同时使用时出现的互（hù）相干（gàn）扰的问（wèn）题。

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双（shuāng）目（mù）立体（tǐ）视（shì）觉相机（jī）所能（néng）测量的距离取决（jué）于（yú）两（liǎng）个（gè）内置传感器之间的距离（lí），也就是基（jī）线距离。基（jī）线距离越宽，相机可测试的距离就（jiù）越远。事实上，天文学家们使（shǐ）用一（yī）种相似（sì）的技术来测量恒星距地球（qiú）的距（jù）离。先测量一颗恒星在天空中的（de）位置，六（liù）个月（yuè）后，当地球运转到轨道中离原始测量（liàng）点最远（yuǎn）位置时，再次测量同一恒星位置。这（zhè）样，天文学家就可以利用大约3亿（yì）公里的基线距离（lí）计算（suàn）出恒星距离地球的位置（恒星的深度（dù）信息）。

3．TOF相机

每种3D相机都依（yī）赖已（yǐ）知信息来推断深度信息。例如，在（zài）立体（tǐ）视觉（jiào）技术（shù）中（zhōng），基线距离是已知的。在（zài）编（biān）码光和结构光技术中，光的图案是已知的。而在TOF技（jì）术（Time of Flight）方面，光速则是用来计（jì）算深（shēn）度的已知变量。

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所有（yǒu）类型（xíng）的TOF相机都会发（fā）射（shè）某种光线，用来扫射全（quán）场，然后（hòu）测算光反射回来的时间（jiān）。根据光的功率和波（bō）长，TOF相（xiàng）机可（kě）适用远的（de）距离的测量工作（zuò），例如，用TOF相（xiàng）机在直升机上进行（háng）地图绘制的相关测量工作；汽（qì）车自（zì）动驾驶中（zhōng）常使用的激（jī）光（guāng）定（dìng）位器。

TOF相（xiàng）机的缺（quē）点是，在相同空间内，其他相机的光（guāng）会对（duì）它（tā）们（men）造成较强干扰，而（ér）且（qiě）在（zài）室外环（huán）境（jìng）下也不适用。

你（nǐ）能（néng）用3D相机做（zuò）什么？

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知象光电工（gōng）业3D相机Raygo  重复（fù）精（jīng）度最（zuì）高可达（dá）5μm

3D相机可以（yǐ）让任何设备和系统不需要人工干预的方式理解场（chǎng）景。虽（suī）然计算机（jī）可（kě）以实现理解二维（wéi）图像，但这需要投（tóu）入大量的（de）时间（jiān）和成本来（lái）训练机器学习（xí）网络。3D相机本身可（kě）提供一些无需（xū）训练便可识别的信息，例如，3D相机（jī）可直接（jiē）区分前景、背景、场景，从（cóng）图（tú）像中剔除（chú）背景物，这对（duì）于需要分割（gē）背景（jǐng）的相关应用中非常有帮助。

本文为（wéi）解释（shì）3D相机的类别（bié）及工作（zuò）原理，列举了一（yī）些应用场（chǎng）景。而实（shí）际上，3D相机可（kě）应用的范（fàn）围远比这（zhè）广泛的（de）多。未来，3D视（shì）觉技术不仅能帮助设备看得更远、更立体，更精准，同时还能（néng）联合人工智（zhì）能，助力更多领域的升级（jí）、创新。

西安知象光电科技依（yī）托西安（ān）交通（tōng）大学、中科院西光所、麻省理工学院等著（zhe）名研究机构，研发结构光（guāng）3D成像模组核心硬件技术和3D人工智能算法，打造高（gāo）精（jīng）度3D成（chéng）像（xiàng）国（guó）际品牌。公司（sī）产品已销（xiāo）往（wǎng）国（guó）内、海（hǎi）外（wài）的消费电子、医疗健康、军工（gōng）安防、文化教育（yù）、工业检测等市场。投资人包括国（guó）中创投、深创投、软银中国、中科（kē）创星等。