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原创 【3D传感技术系列博客】
本文汇总了作者关于3D传感技术的系列博客，涵盖数学基础、相机模型与标定、结构光、飞行时间等多个技术领域。文章为读者提供了系统的3D传感技术学习资源索引。
2026-01-13 18:31:02
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原创 【3D视觉中的相机模型详解】
本文系统阐述了3D成像技术中的相机模型，将其拆解为几何成像、辐射度量和光子转移三大核心模块。首先介绍了相机的镜头、滤光片和图像传感器三大构成部件及其关键参数。在几何成像模型中，从单透镜成像出发，推导了景深和超焦距公式，并详细解析了计算机视觉中的针孔模型和Brown畸变模型。文章还探讨了辐射度量模型和光子转移模型，全面揭示了从3D场景到2D图像的几何映射、辐射传递和灰度转换过程。这些模型对3D测量系统设计、深度重建和测距精度优化具有重要意义。
2026-01-13 17:48:19
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原创 暗电流、暗信号与暗噪声：图像传感器三大“暗”概念全解析
本文区分了光学成像中三个易混淆的概念：暗电流（无光时热激发产生的微小电流，与温度/曝光时间相关）、暗信号（传感器输出的总暗场灰度值，由固定偏置主导，含暗电流累积信号）和暗噪声（输出信号的随机波动，主要源于读出噪声）。暗信号可通过算法减去，而暗噪声无法消除，决定相机的基底噪声。三者分别对应物理电流、确定性输出和随机波动，共同影响成像质量。
2026-07-09 16:40:26
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原创 【条纹结构光系列（3）：非线性校正】
本文介绍了条纹结构光系统中相机和投影仪非线性问题的测试与校正方法。通过实验发现工业相机光响应非线性误差仅0.22%，无需校正；而工业投影仪存在明显的分段线性问题，在125以下和130以上灰度区间出现非线性响应。作者采用实测曲线建立反向查找表的方法对投影仪进行预失真处理，有效保证了条纹投射的线性度。
2026-06-17 18:11:11
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原创 【条纹结构光系列（2）：三角测量和单双目条纹结构光系统】
本文比较了基于条纹结构光的单目（1相机+1投影仪）和双目（2相机+1投影仪）三维测量系统。单目系统将投影仪视为逆相机，通过相机-投影仪标定实现三角测量，具有设备简单、计算高效的优势，但对投影仪标定精度敏感。双目系统利用双相机进行相位匹配，投影仪仅提供辅助纹理，标定更简单且对投影仪误差不敏感，测量稳定性更高，但计算复杂度较大。选择系统时需要权衡硬件成本、标定难度、精度需求和实时性要求。
2026-06-17 18:10:21
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原创 【相机标定方案分享】
本文提出了一种改进的相机标定方案，解决了传统方法对标定板完整性和照明条件的高要求问题。方案采用棋盘格角点作为特征点，在标定板中心添加四个编码圆点以实现不完整标定板检测。设计了带背光的透视式标定板确保均匀照明，并通过Blender仿真优化棋盘格尺寸。检测算法结合了OpenCV的findChessboardCornersSB和SimpleBlobDetector函数，实现了基于标定板生长的特征点匹配。实验结果表明，该方案能稳定检测不完整标定板，重投影误差为0.13像素，有效提高了标定效率和精度。
2026-03-19 10:51:26
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原创 【条纹结构光系列（1）：系统搭建】
本文介绍了条纹结构光3D测量系统的搭建过程。该系统由DLP投影仪（1920×1080分辨率）和两台工业相机（2448×2048分辨率）组成，通过时序编码投射可变条纹图案进行高精度测量。文章详细说明了硬件选型参数匹配、系统结构布局、投影仪和相机的同步控制方法，以及关键的对焦和曝光时间设置技巧。作者特别强调了投影仪与相机视场匹配、消除像素颗粒干扰、确保同步采集等技术要点。该系统可支持500-1000mm范围内的微米级三维测量，为后续的标定和三维重建工作奠定了基础。
2026-03-19 10:50:38
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原创 【带畸变参数的逆相机模型投影仪标定下的单方向条纹3D重建研究报告】
摘要：本文探讨了在单目条纹结构光系统中，使用带畸变参数的逆相机模型标定投影仪后，如何仅通过单方向条纹进行3D重建的问题。作者原本考虑通过反畸变补偿处理条纹图，但因技术限制未能实现。在查阅文献未果后，借助Google Gemini Deep Research功能获得了详细解决方案。AI报告系统性地分析了基于逆相机模型的标定原理、单方向条纹相位关系、极线约束匹配机制，并给出了包含相位解包裹、畸变校正、三角测量等步骤的完整重建流程。尽管报告中存在少量不准确内容，但整体提供了有效的解决思路和相关文献参考。
2026-03-05 10:38:05
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原创 【3D测量中的术语：系统误差、随机误差、精密度、准确度】
本文系统解析了3D测量中的基础术语。误差定义为测量值与真实值之差，通过均方误差(MSE)可分解为系统误差（测量均值与真值的偏差）和随机误差（测量值的方差）。精密度反映测量值间的离散程度，衡量随机误差；准确度则有两种定义：通常指系统误差，但在ISO标准中表示总误差（包含系统误差和随机误差），系统误差则由"正确度"描述。文章以条纹结构光系统为例，说明系统误差可通过标定补偿，随机误差则需通过算法优化抑制。理解这些术语的准确定义对测量结果分析至关重要。
2026-01-26 17:50:43
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原创 【搭建单双目散斑结构光Demo】
本文介绍了一个用于研究的单目散斑结构光硬件Demo系统。该系统采用VCSEL模组投射散斑图案，工业相机采集图像，通过同步信号实现精确控制（精度达几十微秒）。系统支持单目或主动双目配置，并能同步调节相机曝光与VCSEL发光时间。目前为临时驱动板设计，后续将重新设计打板。文中展示了硬件Demo实物图和工作效果图。该系统可供研究使用，有意者可联系作者获取硬件。
2025-11-28 18:30:27
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原创 【Depth与RGB对齐算法(D2C)】
本文介绍了一种RGBD相机中深度图像与RGB图像的对齐算法。算法核心是将深度图像像素视为1x1矩形，通过深度相机内参转换为点云，再根据外参转换到RGB相机坐标系，最后投影到RGB图像。改进点是对矩形映射后的RGB像素区域进行赋值，并处理遮挡问题。代码实现了深度到RGB图像的快速对齐，解决了不同分辨率相机间的D2C对齐问题。
2025-08-28 20:38:25
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原创 【基于相位偏折术的镜面反射3D测量】
摘要：本文介绍了一种基于双目相位偏折术的镜面反射物体3D测量系统。该系统实现了从硬件搭建到算法开发的全流程工作，包括设备选型、标定算法、重建算法及配套软件开发。通过双目相机方案有效解决了单目测量的距离和法向歧义问题。实验结果表明，该系统可准确测量平面镜、球/柱凹反射镜以及折叠屏手机等多种镜面物体的三维形貌，测量精度满足工业检测需求。目前正推进该技术的商业化应用，欢迎相关厂商洽谈合作。
2025-07-28 11:35:14
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原创 【相机标定板制作经历分享】
买板子找UV打印店印标定板图案这件事整体是可行的，优缺点如下。成本低，如果跟定制标定板的店用相同的蜂窝铝基板材质的话，价格只有这些店报价的10%~20%。取决于基板，大尺寸平整性在0.1~0.2mm，跟店里卖的差不多。图案打印精度取决于打印机的DPI，可以做到1800DPI，点的印刷精度要优于0.014mm。印刷后的标定板反射有高光，这个和使用的打印墨水有关系，以后再定制的话，要花精力找找看有没有更接近漫反射材质的墨水。自己定制的话，无法对标定板实际达到的平整性、印刷精度做很好的评估。
2024-12-04 09:50:23
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原创 【基于三维标定物的相机标定】
本文介绍基于三维标定物的相机标定。相比于二维标定板，使用三维标定物的优点是只需拍摄一张图片就能实现相机标定，效率较高，缺点是标定物成本高。与二维标定板标定类似，三维标定物的标定也需要先进行解析求解，获得忽略畸变情况下的初值，然后再进行最优化求解。先前给出的张正友标定法C++代码中，Ceres的优化求解是支持使用三维标定物坐标进行优化求解的，本文不再赘述。这里主要介绍如何使用三维标定物坐标进行解析求解。
2024-03-20 14:04:53
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原创 【OpenCV findChessboardCornersSB 算法原理与函数使用】
findChessboardCornersSB是OpenCV4新引入的棋盘格角点检测函数，可以直接获得亚像素角点坐标，对噪声的鲁棒性和对大尺寸图像的检测速度相比之前的findChessboardCorners有很大提升。本文介绍findChessboardCornersSB函数的算法原理，并给出函数使用示例。
2023-12-22 12:48:59
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原创 【深度如何正确地转换为点云】
深度图和点云是两种存储3D测量结果的常见数据形式。深度图保存了场景中的点沿成像光轴Z向的距离分量，而点云图保存了XYZ三个方向的全部信息，两种直接存在一定的转换关系。本文介绍如何将深度图正确的转换为点云。
2023-12-22 12:48:18
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原创 【旋转矩阵的求导及ICP问题的迭代求解与Maltab代码实现】
从罗德里格斯矩阵的小角度近似，介绍旋转矩阵的求导过程。并以ICP问题求解为例，给出雅可比矩阵及迭代公式的形式，以及相应的Matlab代码实现。
2023-08-11 15:28:24
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原创 【张正友标定法解析与C++代码实现】
张正友标定法是一种求解相机内外参的标定方法。相比使用三维标定板的标定方法，张正友标定法使用二维平面标定板，优点是标定板制作成本低，应用更为灵活，但缺点是需要拍摄多张不同姿态的标定板图像（PS：也可以在一张图片中同时拍摄多个不同姿态的标定板），效率上总体不如三维标定板标定方法。本文介绍张正友标定法的数学原理，并给出代码实现。
2023-07-15 17:58:27
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原创 【相机畸变：Brown-Conrady、Kanala-Brandt畸变模型与迭代去畸变】
本文介绍计算机视觉中常用的两种相机畸变模型：Brown-Conrady畸变模型和Kanala-Brandt畸变模型，以及点去畸变的迭代方法及其Matlab实现。
2023-07-13 10:24:40
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原创 【Windows通过VCPKG配置Ceres环境】
Ceres是Google推出一款非线性最小二乘优化库。在Windows下配置Ceres环境有两种方法，一种是自行下载代码编译，由于Ceres依赖库较多，配置起来较为麻烦。另一种是通过微软的包管理软件VCPKG配置Ceres环境，比较简单，适合新手小白。本文分享Windows系统下通过VCPKG配置Ceres环境的步骤。
2023-06-29 17:53:23
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原创 【最优化概念总结：目标函数、雅可比矩阵、梯度、海森矩阵、梯度下降、牛顿法、高斯牛顿法、Levenberg-Marquardt法】
最优化概念总结：目标函数、雅可比矩阵、梯度、海森矩阵、梯度下降、牛顿法、高斯牛顿法、Levenberg-Marquardt法，一目了然。
2023-06-28 15:23:48
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