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3D建模 双目,TOF,结构光

 hxqdou 2018-01-15
       我们进行测距或是3D建模的话,一般会有三种方法:
       
       
       1)一是传统的双目,两个都是可见光摄像头,这个大家也比较熟悉。它的劣势是比较明显的,就是算法麻烦,计算量大,要实现高的分辨率也比较困难。同时它将会有误判的情况出现,比如说两个东西虽然有一前一后的距离,颜色很接近,必然会造成误判的情况出现。
       
       2)还有另外一种,用TOF做距离的探测,它的优点是利用光的延时来进行距离的测量,可以马上就可以报出的距离,他们也不需要很多复杂的计算。但是它有一个很明显的劣势,目前来说TOF没办法做成一个比较精密的成像。在我所了解的信息里,TOF目前能实现的最高像素是0.1M像素,如果这样的像素下是比较难用作人脸识别虹膜识别 的,同时他们也会有面临用红外光的问题(后面会说),这是TOF的劣势。
       
       3)由于上面两种方法他们有各自的缺点,我们有第三种方式就是我们的结构光,英文叫做Structured light,它为什么叫这个名字?他们打出来的光并不是普通的光源,他们打出来的光是有一定的细节,最简单的是打出黑白相间的条纹,去照射我们的物体。黑白条纹打到一个平面,它反射过来其实仍旧是黑白的条纹;但是如果它是打到某些物体上,例如圆柱。黑白条纹有一些畸变,通过这个畸变就可以把它的立体信息提取出来,这是最简单的一种。比较先进的是打出一种散斑作为结构光,我们可以把大面积的散斑划分成很多小区域,如果是9×9的九宫格的话,某一些格子可以是亮的,某些格子是暗的,相当于是对空间做成了编码,有了这个编码就知道这个点是处于我们画面中的哪些位置。利用这些散斑我们可以知道,如果没有物体的情况下它只是一个均匀分布的散斑,有物体的情况下,我们发现散斑会产生一定的畸变,根据编码我就知道这一点畸变位于什么样的位置,同时可以把3D的信息可以提取出来。这是结构光的优势,它不需要用很精准的时间延时来测量,只需要用普通的红外摄像头去收集一些红外的信息,就可以进行3D的测算。
       
       但是对于结构光我们会有技术问题,首先是光源的问题,它还是需要红外的光源进行,但是我们知道,红外光源在室外使用是有问题的,因为太阳是连续波段,一般来说他们有大量的红外分量在,所以在室外,如果打出这些光照到物体上再做反射的话,他会淹没在太阳光的红外分量里,我们没办法探测到。这次传言苹果用的波段其实是940波段,这个波段是有讲究的,因为太阳光虽然是一个连续的光谱,唯独在这个波段里有一个能量的极小值,因为大气中的水分子会吸收这部分的能量进行共震,太阳光有这个窗口,也就是说他利用这个窗口在室外打出940的光照到物体作为反射,我们的接受器是能感受到的。一般来说,我们传统的硅基红外探测器是达不到940吸收的波长,一般在800多的波长,这种波长肯定会淹没在太阳的红外分量中。据我了解,目前能做到940作为吸收比较强的传感器 的有一个叫Invisage的公司做的量子薄膜可以精确调节基础波长,可以作为红外的吸收。他们的基底仍旧是普通的硅基基底,只是把传统sensor的吸收层换掉,从而可以实现940波长吸收的探测器,它的分辨率还是挺高的,完全可以满足成像的需求。
       
       据目前的信息来看的话,如果苹果真要采用人脸识别,我觉得他们可以采用VSCEL的模组作为发射器,同时他们可以用一个这种薄膜做成的摄像头作为红外的识别,然后再用一个TOF的接收器去做TOF的接近感应测量,再加上普通的RGB的摄像头,这样的方案来做整体人脸识别+前置摄像头+距离探测功能。 
       
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