深度相机原理揭秘-结构光（iphone X 齐刘海原理）,欧光科技（福建）有限公司

深度相机原理揭秘-结构光（iphone X 齐刘海原理）

导读

结构光法：为解决双目匹配而生

深度图效果：结构光VS双目

投射图案的解码方式

直接编码

时分复用编码

空分复用编码

Kinect1原理

iphoneX原深感相机是缩小版的更强大Kinect1

结构光法优缺点总结
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结构光法：为解决双目匹配问题而生

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前面文章《深度相机原理揭秘-双目立体视觉》中提到基于双目立体视觉的深度相机对环境光照强度比较敏感，且比较依赖图像本身的特征，因此在光照不足，缺乏纹理等情况下很难提到有效鲁棒的特征，从而导致匹配误差增大甚至匹配失败。

而基于结构光法的深度相机就是为了解决上述双目匹配算法的复杂度和鲁棒性问题而提出的，其他处理步骤和双目立体视觉类似，本文不再赘述。结构光法不依赖于物体本身的颜色和纹理，采用了主动投影已知图案的方法来实现快速鲁棒的匹配特征点，能够达到较高的精度，也大大扩展了适用范围。

结构光深度相机原理示意图（注意E端发射的带图案的光源）

深度图效果：结构光VS.双目

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下图左是普通双目立体视觉深度相机拍摄的图像和对应的深度图结果；下图右是结构光法的深度相机投射的图案及对应的深度图结果，明显可以观察到在同样的场景下结构光法得到的深度图更完整，细节更丰富，效果大大好于双目立体视觉法。

双目立体视觉（左）和结构光（右）深度相机拍摄的图像和对应的深度图

投射图案的编码方式

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结构光投射的图案需要进行精心设计和编码，结构光编码的方式有很多种，一般分为如下大类：

1，直接编码（direct codi ng)
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根据图像灰度或者颜色信息编码，需要很宽的光谱范围。

优势：对所有点进行了编码，理论上可以达到较高的分辨率。

缺点：受环境噪音影响较大，测量精度较差。

直接编码原理示意图

2,时分复用编码（time mulitipexing coding）

顾名思义，该技术方案需要投影N个连续序号的不同编码光，接收端根据接收到的N个连续的序列号图像来每个识别每个编码点，投射的编码光有二进制（最常用）、N进制码、灰度+相移等方案。

该方案的优点：测量精度很高（最高可达微米级）；可得到较高分辨率深度图（因为有大量的3D投影点）；受物体本身颜色影响很小（采用二进制编码）。

缺点：比较适合静态场景，不适用动态场景；计算量较大（因为识别一个编码点需要计算连续N次投影）。