當(dāng)前，數(shù)字捕獲和顯示技術(shù)的快速發(fā)展為成像技術(shù)走入尋常百姓家鋪平了道路。在機(jī)器視覺技術(shù)引爆市場下，3D成像融合傳感技術(shù)快速增長。

3D成像技術(shù)提供了對深度信息進(jìn)行感知的視覺效果，因此觀看者可以獲得充分的360度觀看體驗(yàn)。由于舊技術(shù)可視化質(zhì)量低，被市場的采用速度緩慢。但改進(jìn)的技術(shù)如3D顯示、3D圖像傳感器的出現(xiàn)，能夠提供高分辨率的視覺效果，刺激了3D成像和傳感在不同垂直行業(yè)中的采用。

新技術(shù)已經(jīng)在各種各樣的產(chǎn)品中得到商業(yè)化應(yīng)用，如動(dòng)畫、智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視、游戲、照相機(jī)和攝像機(jī)。

目前，3D成像被用于醫(yī)療保健垂直行業(yè)，加強(qiáng)對患者的護(hù)理和診斷，進(jìn)而激勵(lì)了3D成像供應(yīng)商為醫(yī)療行業(yè)提供滿足其特殊要求的卓越成像解決方案。

在人工智能的發(fā)展和應(yīng)用的推動(dòng)下，機(jī)器視覺的廣泛應(yīng)用無疑是在加速的。過去，人眼視覺主導(dǎo)著成像應(yīng)用和開發(fā)，隨著人工智能的發(fā)展和對智能邊緣設(shè)備的強(qiáng)勁需求，業(yè)界普遍預(yù)期會有更多機(jī)器視覺應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新誕生。

3D成像融合傳感技術(shù)原理探析

當(dāng)前，在3D圖像處理方面，主要有以下幾種方式：

激光三角測量法

最傳統(tǒng)的激光三角測量法，這種方法可用于木材，橡膠和輪胎等垂直領(lǐng)域，以及汽車和軸的測量，金屬和鑄鐵工業(yè)或其他應(yīng)用如道路表面的測量。

對于激光三角測量，需要在結(jié)構(gòu)化光源（如激光線投影）上精確校準(zhǔn)相機(jī)，以確保即使在高環(huán)境溫度下也能獲得高于1 kHz的高采樣率。通常測試對象在3D傳感器下方移動(dòng)以捕獲3D點(diǎn)云。這意味著攝像機(jī)將檢測投射到物體上的激光線，并根據(jù)激光線輪廓計(jì)算高度信息。

例如，為了獲得更準(zhǔn)確的高度分辨率，相機(jī)和激光之間的角度可以加寬。但必須注意的是，角度越小，進(jìn)入照相機(jī)的光就越多，評估結(jié)果就會更穩(wěn)定。

現(xiàn)在有越來越多的軟件可以處理3D圖像數(shù)據(jù)。該軟件可以將捕獲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云，可以直接進(jìn)行比較，使分析變得更加容易。

條紋投影法

除了激光三角測量方法之外，還有一種稱為“條紋投影”的方法?；驹硪彩侨菧y量，但是測試對象的整個(gè)表面都是用一次拍攝捕捉的。激光將光投射到條紋圖案中，因此物體不必在傳感器下方移動(dòng)。光線從30°角投射到物體上，相機(jī)正對下方物體。

測量范圍可以從不到一毫米縮放到一米以上，但分辨率也可以相應(yīng)地變化。由于其測量速度快，分辨率高，條紋投影可以用于小型和大型測試物體，在工業(yè)檢查中，應(yīng)用于包括形狀偏差檢查，完整性檢測，組件部件位置或體積測量等。但需要注意的是，條紋投影對周圍的光很敏感。

3D立體相機(jī)

3D立體相機(jī)是另一種方法。它已經(jīng)存在多年，越來越多地用于機(jī)器人或調(diào)試應(yīng)用。立體圖像處理使用與人眼相同的原理即立體偏移。為了獲得3D圖像，該方法采用兩臺相機(jī)。但由于測試對象并不總是具有相同的特定特征，因此經(jīng)常使用隨機(jī)模式投影。

ToF（time-of-flight）

幾年前，據(jù)說在所有的方法中，ToF（time-of-flight）方法由于其分辨率有限而不適用于工業(yè)用途。大多數(shù)ToF相機(jī)的分辨率低于VGA，z分辨率相對較低，重復(fù)精度以厘米為單位。但是市場上已經(jīng)有一些像素為百萬像素的相機(jī)。 ToF（time-of-flight）相機(jī)使用類似于雷達(dá)工程的技術(shù)。集成照明發(fā)送一個(gè)紅外脈沖，傳感器測量反射光所需的時(shí)間。近來越來越多的用于3D物體檢測，但不能用于精確的測量。越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域是裝載和卸載機(jī)器人托盤。

3D成像融合傳感行業(yè)應(yīng)用

當(dāng)前，3D成像傳感在社會生產(chǎn)多領(lǐng)域中得到有效應(yīng)用。以下從工業(yè)領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域做簡要分析：

在工業(yè)領(lǐng)域，對被測物體的三維形狀和尺寸的測量和檢測起著至關(guān)重要的作用，因此3D機(jī)器視覺的地位變得越來越重要。利用3D機(jī)器視覺，將組件和系統(tǒng)集成于制造過程中，可以提高過程和產(chǎn)品質(zhì)量，最小化產(chǎn)出周期，從而提高整個(gè)制造過程的效率。

近年來，機(jī)器視覺技術(shù)(如智能相機(jī))的進(jìn)步開拓了工業(yè)和非工業(yè)垂直行業(yè)的機(jī)器視覺市場。由于制造商和客戶對質(zhì)量的要求不斷提高，3D機(jī)器視覺正成為定位和導(dǎo)航、制造、質(zhì)量控制等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。全球3D機(jī)器視覺市場預(yù)計(jì)將從2014年的8.747億美元增長到2020年的16.31億美元，期間的復(fù)合年增長率為10.5%。

在醫(yī)療領(lǐng)域，3D醫(yī)療成像市場正見證著技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了先進(jìn)成像設(shè)備的引入。除此之外，緊湊型設(shè)備的出現(xiàn)定義了未來輕巧、柔性、手持式和便攜式3D成像設(shè)備的新趨勢?，F(xiàn)在的聚焦點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向通過提高圖像質(zhì)量和提供優(yōu)越的成像服務(wù)來改善診斷程序。

患病人口、心血管疾病患者和老齡化人口數(shù)量的持續(xù)增長，為3D醫(yī)療成像市場提供了潛在的增長機(jī)會。3D成像的各種優(yōu)點(diǎn)，例如更有效的診斷、更先進(jìn)的成像和其他方面優(yōu)勢，使醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如牙科、心臟病學(xué)、產(chǎn)科或婦科等非常樂意采用這種技術(shù)。雖然這項(xiàng)技術(shù)在發(fā)達(dá)國家頗受歡迎，不過我們很樂觀地發(fā)現(xiàn)它正在以非?？斓乃俣缺粊喼迖也捎?。

3D成像融合傳感趨勢探析

近年來市場對3D成像傳感器的需求巨大。麥姆斯咨詢認(rèn)為采用3D成像傳感器的儀器已形成規(guī)模，并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化供給。實(shí)驗(yàn)室中的傳感器傳統(tǒng)應(yīng)用趨勢已隨著時(shí)間的推移而改變。新的技術(shù)和應(yīng)用為各行各業(yè)提供了更好的質(zhì)量和性能。

3D成像傳感器的工作原理是通過發(fā)射來自物體的電磁能量，記錄所傳輸?shù)哪芰?。用于制?D成像傳感器的光學(xué)和電磁元件的效率和集成度在實(shí)現(xiàn)傳感器的靈活性、魯棒性和緊湊性方面起著至關(guān)重要的作用。

計(jì)算機(jī)視覺人工智能可以提高制造過程的質(zhì)量保證度，降低成本，提高響應(yīng)時(shí)間，因此被廣泛地應(yīng)用于各種垂直行業(yè)中。

2017年計(jì)算機(jī)視覺人工智能市場規(guī)模為23.7億美元，到2023年預(yù)計(jì)將達(dá)到253.2億美元，2018~2023年期間的復(fù)合年增長率高達(dá)47.54%。3D成像傳感器廣泛應(yīng)用于不同的行業(yè)，如醫(yī)學(xué)、文化遺產(chǎn)、犯罪調(diào)查、法醫(yī)學(xué)、國土安全等。

總體來看，人工智能技術(shù)發(fā)展日新月異，必將為3D成像融合傳感等新技術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。相信，在后續(xù)的發(fā)展中，3D成像融合傳感技術(shù)將為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來長久驅(qū)動(dòng)力。