2、深度测量技术与飞行时间（ToF）相机应用解析

深度测量技术与飞行时间（ToF）相机应用解析

1. 不同深度测量技术

深度测量在许多领域都有重要应用，除了飞行时间（ToF）原理外，还有一些常见的深度测量技术，下面为你详细介绍。

1.1 立体视觉

立体视觉利用了与人眼相似的基本概念来确定场景中 3D 点的位置。它通过将场景投影到两个（或更多）经过校准的图像中，这种技术也被称为相机三角测量，需要空间中两条射线（投影线）的相交。

假设使用两个相同的相机，焦距均为 (f_c)，仅在 (x) 方向上有基线间隙 (g)，坐标系统原点与相机 1 的中心 (C_1) 重合。对于场景中的点 (P \equiv (x, y, z))，在相机 1 和相机 2 的图像平面上分别投影到点 (P_1) 和 (P_2)。通过相似三角形原理可得：
- (\frac{x}{z} = \frac{O_1P_1}{O_1C_1}) （式 1.1）
- (\frac{g - x}{z} = \frac{O_2P_2}{O_2C_2}) （式 1.2）

结合 (O_1C_1 = O_2C_2 = f_c)，可得到深度计算公式：
(d = z = \frac{g f_c}{O_1P_1 + O_2P_2}) （式 1.3）

这样，通过知道对应图像点的视差，就可以恢复场景中各点的深度。然而，在存在噪声和校准误差的情况下，两条投影线通常不会相交，此时需要找到最佳交点，这就需要使用一些优化技术，如最大似然法和加权中点法，但这些方法计算成本较高。此外，该技术至少需要两个相机，但它的优点是不需要特殊的场景照明条件，并且可以获得高分辨率图像。

1.2 结构光