3D成像關(guān)鍵技術(shù)，主要有四種關(guān)鍵技術(shù)：立體視覺(jué)、結(jié)構(gòu)光3D成像、激光三角形測(cè)量、TOF，后面三個(gè)是主動(dòng)成像，需要外加光源來(lái)實(shí)現(xiàn)。

立體視覺(jué)

我們也許在很多場(chǎng)合中看到過(guò)這樣的場(chǎng)景，安裝兩個(gè)攝像機(jī)才能獲得物體的不同視角。校準(zhǔn)（標(biāo)定）技術(shù)用于在攝像機(jī)之間對(duì)齊像素信息并提取有關(guān)深度的信息，類(lèi)似于我們的大腦如何以視覺(jué)方式測(cè)量距離。將認(rèn)知過(guò)程轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要大量的計(jì)算工作。

立體視覺(jué)成像

這種系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)相機(jī)或者其他相機(jī)，因此可以降低成本。傳感器（例如高性能傳感器或全局快門(mén)）越復(fù)雜，系統(tǒng)成本就越高。距離范圍受到機(jī)械約束的限制：對(duì)物理基線的要求導(dǎo)致需要更大尺寸的模塊。還需要精確的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)和重新校準(zhǔn)。另外，該技術(shù)在惡劣或變化的光照條件下效果不佳，并且非常取決于物體的反射特性。

結(jié)構(gòu)光成像

在結(jié)構(gòu)光中，將預(yù)定的光圖案投影到物體上，比如格雷碼，并且通過(guò)分析圖案如何變形來(lái)獲得深度信息。幀時(shí)間沒(méi)有概念上的限制，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)模糊，并且它對(duì)多路徑接口具有魯棒性。主動(dòng)照明需要復(fù)雜的照相機(jī)，并且還需要透鏡與圖案投影儀之間精確且穩(wěn)定的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。存在失準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，并且反射的圖案對(duì)環(huán)境中的光學(xué)干擾敏感，并且僅限于室內(nèi)應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)

投影結(jié)構(gòu)光3D圖像捕獲方法的原理。（a）將照明圖案投射到場(chǎng)景上，并用相機(jī)捕獲反射圖像。一個(gè)點(diǎn)的深度取決于它在圖案和圖像中的相對(duì)位移。（b）投影條紋圖案比如格雷碼。（c）從3D對(duì)象反射的條紋圖案的捕獲圖像。

格雷碼

激光三角測(cè)量

激光三角測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量一條線的幾何偏移，該線的值與物體的高度有關(guān)。它是基于對(duì)象掃描的一維成像技術(shù)。根據(jù)激光照射表面的距離，激光點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在相機(jī)視場(chǎng)的不同位置。由于激光點(diǎn)，相機(jī)和激光發(fā)射器形成三角形，因此該技術(shù)被稱(chēng)為三角測(cè)量?？梢允褂媒?jīng)典的高速全局快門(mén)傳感器，但是專(zhuān)用傳感器將獲得更好的精度和速度性能。

激光三角法

高分辨率激光器通常用于需要高精度，穩(wěn)定性和低溫漂移的位移和位置監(jiān)控應(yīng)用中。不利的一面是，該技術(shù)僅覆蓋近距離，對(duì)環(huán)境光敏感，并且僅限于掃描應(yīng)用。還需要復(fù)雜的算法和校準(zhǔn)。另外，該技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)化或復(fù)雜的表面敏感。

飛行時(shí)間

這項(xiàng)技術(shù)代表了所有方法，這些方法實(shí)現(xiàn)了從相機(jī)和場(chǎng)景之間直接獲取距離的測(cè)量或光子雙倍飛行時(shí)間的計(jì)算?？梢灾苯樱―-ToF）或間接（I-ToF）進(jìn)行此測(cè)量。D-ToF概念很簡(jiǎn)單，但是需要復(fù)雜且受時(shí)間限制的設(shè)備，而I-ToF可以以更簡(jiǎn)單的方式操作：光源與圖像傳感器同步。光脈沖與相機(jī)的快門(mén)相位同步發(fā)射。光脈沖去同步用于計(jì)算光子的ToF，這使得可以推斷出發(fā)射點(diǎn)和物體之間的距離。

TOF

這樣可以確保直接測(cè)量每個(gè)像素的深度和幅度。該圖像稱(chēng)為深度圖。該系統(tǒng)具有較小的縱橫比，單眼方法以及一生一次的輕松校準(zhǔn)，并且在環(huán)境光條件下也能很好地運(yùn)行。缺點(diǎn)包括需要主動(dòng)照明同步以及潛在的多徑干擾和距離混疊。