要说现在制造业哪个词火爆？答案一定非“人工智能”莫属了，而人工智能的火热，也带火了与之关系密切的机器视觉，如果说“人工智能”是一个人的大脑的话，那机器视觉就是这个人的眼睛。
       以前我们所说的机器视觉，通常是指2D的视觉系统，即通过摄像头拍到一个平面的照片，然后通过图像分析或比对来识别物体，能看到物体一个平面上特征，可用于缺失/存在检测、离散对象分析，图案对齐、条形码和光学字符识别，以及基于边缘检测的各种二维几何分析。
       由于2D视觉无法获得物体的空间坐标信息，所以不支持与形状相关的测量，诸如物体平面度、表面角度、体积，或者区分相同颜色的物体之类的特征
或者在具有接触侧的物体位置之间进行区分，而且2D视觉测量物体的对比度，这意味着特别依赖于光照和颜色/灰度变化，测量精度易受变量照明条件的影响 。

       因此，随着现在对精准度和自动化的要求越来越高，3D机器视觉变得更受欢迎，在许多“痛点型应用场景”中大显身手，成为当前“智”造业是炙手可热的技术之一，业界认为2D向3D的转变将成为继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率，静态图像到动态影像后的第四次革命，3D视觉将是人工智能“开眼看世界”的提供者！

       相比2D，3D机器视觉具有以下优点 ：
       ① 在线检测快速移动的目标物，获取形状和对比度
       ② 消除手动检查带来的错误
       ③ 实现部件和装配的100％在线质量控制
       ④ 极大限度地缩短检测周期和召回
       ⑤ 极大限度地提高生产质量和生产量
       ⑥ 对比度不变，是检查低对比度物体的理想选择
       ⑦ 对较小的照明变化或环境光不敏感
       ⑧ 建立大型物体检测的多传感器设置更简单
       正是因为有这么多的优势，3D机器视觉在业界越来越火热，可是，你对它了解多少呢？
       其实，要想真正了解3D视觉，首先得了解3D视觉的测量原理，目前市场上主流的有四种3D视觉技术：双目视觉、TOF、结构光和激光三角测量，双目技术是目前较为广泛的3D视觉系统，它的原理就像我们人的两只眼睛，用两个视点观察同一景物，以获取在不同视角下的感知图像，然后通过三角测量原理计算图像的视差，来获取景物的三维信息。
       由于双目技术原理简单，不需要使用特殊的发射器和接收器，只需要在自然光照下就能获得三维信息，所以双目技术具有，系统结构简单、实现灵活和成本低的优点，适合于制造现场的在线、产品检测和质量控制，不过双目技术的劣势是算法复杂，计算量大，而且光照较暗或者过度曝光的情况下效果差。
       第二个技术是TOF飞行时间法成像技术，TOF是Time Of Flight的简写，它的原理通过给目标物连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行时间来得到目标物距离。

       TOF的核心部件是光源和感光接收模块，由于TOF是根据公式直接输出深度信息，不需要用类似双目视觉的算法来计算，所以具有响应快、软件简单、识别距离远的特点，而且由于不需要进行灰度图像的获取与分析，因此不受外界光源物体表面性质影响。

       不过TOF技术的缺点是，分辨率低、不能精密成像、而且成本高，于双目和TOF都有各自的缺点。       所以就有了第三种方式——3D结构光技术。它通过一个光源投射出一束结构光，这结构光可不是普通的光，而是具备一定结构（比如黑白相间）的光线，打到想要测量的物体上表面，因为物体有不同的形状，会对这样的一些条纹或斑点发生不同的变形，有这样的变形之后，通过算法可以计算出距离、形状、尺寸等信息，从而获得物体的三维图像 。

       由于3D结构光技术，既不需要用很精准的时间延时来测量，又解决双目中匹配算法的复杂度和鲁棒性问题，所以具有计算简单、测量精度较高的优势，
而且，对于弱光环境、无明显纹理和形状变化的表面，同样都可进行精密测量，所以越来越多的3D视觉高端应用采用结构光技术，一种是和结构光类似的激光三角测量法，它基于光学三角原理，根据光源、物体和检测器三者之间的几何成像关系，来确定空间物体各点的三维坐标 。通常用激光作为光源，用CCD相机作为检测器，具有结构光3D视觉的优点，精准、快速、成本低。不过，由于根据三角原理计算，被测物体越远，在CCD 上的位置差别就越小，所以三角测量法在近距离下的精度很高。但是随着距离越来越远，其测量的精度会越来越差，对于这四种3D视觉原理各自的优缺点，我们可以简单总结为以下的表格 。
       从上面的表格可以看出，四种主流的3D视觉测量原理都有各自的优缺点。那么，对于可靠性和精度要求极高的制造业来说，有没有将几种测量原理结合一起的3D视觉呢？其实全球顶尖的3D视觉厂商也想到了这样的方案。
       比如专注于三维视觉40多年的LMI Technologies公司，就有一款采用双目+结构光设计的3D视觉传感器——Gocator 3504 ，它采用500万像素立体相机双目快照式传感器，利用蓝色结构光获得极高的三维测量精度，XY方向分辨率达6.7μm、Z方向精度达0.2μm，一次快照即可实现高精度3D表面和几何检测，可以检测到小型电子元器件的微小特征

       可以达到计量等级的精度和准确度，在高速在线检测过程中实现100%的质量控制。它的测量原理图如下

       我们不妨通过Gocator? 3504来看看
       3D视觉的应用优势

       可以看到，在这些精准度要求极高的场合，普通2D机器视觉是无法满足要求的。
       看到这里，你可能会问，那对于像手机玻璃表面、金属、透明材料，这些高反光表面，这些2D视觉基本无能为力的检测场合，3D视觉有没有办法解决呢？Of course!
       这也是3D视觉的一大特点！还是以LMI Technologies的一款3D视觉来说明，这款产品型号是Gocator? 2500系列这是一款高速3D线激光轮廓传感器，采用蓝色激光+定制光学设计，集扫描、测量和控制于一体，无需额外控制器，内置丰富的测量算法，特别适合低对比度和高反光目标物的测量。并针对微小零部件的应用特别优化重点专注于消费电子行业。扫描速度高达10 kHz，在线生产达到微米级别分辨率，下面是它的一些典型应用场合



       怎么样？看了今天关于3D视觉的介绍，是不是觉得3D视觉确实比2D要厉害多了！其实，纵观行业发展，2D视觉虽为当前主流，但随着测量精度要求越来越高，被测物体条件越来越复杂。2D系统的缺陷也愈发突出，而3D视觉技术不断获得突破，在精度、灵活性和速度方面都是2D无可比拟的，所以3D机器视觉检测有取代2D系统的趋势，相信3D视觉未来将成为主流视觉系统。

       3D机器视觉来了，而你准备好了吗？

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