面向行業專業人士的機器視覺：什麼是 2D 和 3D 視覺技術？
機器人能夠快速、精確和看似毫不費力地抓住和放置貨物：直到最近，這個看似簡單的任務實際上需要漫長而困難的設定和培訓。 具有空間感的機器人幾乎能像人類一樣與同事互動，似乎更像是科幻小說，而不是日常現實。 儘管如此，3D 成像過程目前正在發生許多變化，3D 技術通常在機器視覺中發揮更大的作用。
主要的 3D 影像方法是什麼？
機器人、工廠和物流自動化以及醫療部門都是 3D 的肥沃領域，因為它可以為解決複雜的影像處理任務開闢前所未有的機會。當需要物體的體積、形狀和 3D 位置和方向時，3D 影像處理最適用，例如在物流部門，可以快速安全地將商品從 A 到 B 運輸。但哪種技術支援 3D 影像的建立？
目前有四個不同的過程來生成 3D 影像資料：
- 飛行時間
- 雷射三角測量
- 立體視覺
- 結構化光
他們彼此有什麼不同？
不同的程式和應用領域
立體視覺和結構化光線
立體視覺的工作原理與人眼相似。兩台 2D 攝影機從兩個不同位置，拍攝物體的影像，並使用三角測量原理計算 3D 深度資訊。在觀看均勻的表面和惡劣的照明條件下時，這可能很困難，因為資料往往太混亂，無法產生可靠的結果。這個問題可以透過結構化光來解決，使影像具有清晰的預定義結構。
應用領域立體聲視覺的一個明顯優點，是它在測量工作範圍小的物體時，具有很高的準確性。這種高精度通常需要參考標記、隨機圖案或由結構化光源創造的光圖案投射到物體上。立體視覺在座標測量技術和工作區的 3D 測量中通常有效。然而，它通常不太適合生產環境，因為它涉及高處理器負載，並在工業應用中使用時會增加整體系統成本。
雷射分類
雷射三角測量使用 2D 攝影機和雷射光源。雷射將一條線投射到目標區域，使用 2D 攝影機進行捕捉。線條在接觸物體的輪廓時彎曲，因此物體與雷射光源之間的距離，是根據多張照片中線條的位置座標計算的。
應用領域由於該方法中納入了結構化光，因此很少會出現棘手的表面或低環境光的問題。雷射三角測量甚至為低對比度物體提供高精度資料。然而，雷射三角測量有一個問題：它相對緩慢，難以應對現代生產環境不斷成長的速度。掃描過程要求被測量的物體停止，以便記錄雷射線的變化。
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| 雷射三角測量的功能原理 |
飛行時間（ToF）
飛行時間法是一種非常有效的技術，用於生成深度資料和測量距離。ToF 攝影機為每個畫素提供兩種資訊：強度值（灰色值）和物體與感測器的距離，即深度值。
飛行時間技術進一步分為兩種不同的方法，連續波和脈衝飛行時間。脈衝飛行時間根據光脈衝的旅行時間來測量距離。這需要極其快速和精確的電子裝置。目前的技術狀態允許以可管理的成本，建立精確的光脈衝及其精確測量。所需的感測器比連續波過程的感測器，以更高的解析度工作，因為它們較小的畫素使感測器表面能夠更有效地使用。
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| 用於儲存自動化的智慧堆高機中的飛行時間攝影機 |
整合光源發出光脈衝，擊中物體並反射回攝影機。每個畫素的距離和深度值，是根據光再次到達感測器之前所走的時間計算的。這用於簡單、即時地生成點雲，同時提供強度和信心圖。
應用領域 ToF 流程非常適合物流和生產環境中的體積測量、托盤任務和自動駕駛車輛。ToF 攝影機還可以在醫療領域幫助患者定位和監控，在工廠自動化方面進行機器人控制和垃圾箱撣選任務。
哪種技術適合我的應用？
就像 2D 攝影機一樣，沒有 3D 攝影機具有可以解決所有任務的單一技術。必須權衡和優先處理各種要求，以確定最佳選擇。以下問題對於任何給定應用的技術之間進行決定非常重要：我想檢測物體的位置、形狀、存在或方向嗎？想要和想要多少精度？物體的表面狀況如何？我的應用的工作距離和執行速度是多少？計劃解決方案的預期成本和複雜性水準，也必須與 3D 技術的能力相搭配。
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