解决方案-三维测量
       在机器视觉领域,对于激光雷达三维成像(或者说深度相机)的研究一直都是比较热门的,目前的深度相机根据其工作原理可以分为三种:TOF、RGB双目和结构光。和光精电的全固态面阵激光雷达采用TOF原理实现。

       TOF是Time of flight的简写,直译为飞行时间的意思。所谓飞行时间法3D成像,是通过给目标连续发送光脉冲,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(往返)时间来得到目标物距离。这种技术跟3D激光传感器原理基本类似,只不过3D激光传感器是逐点扫描,而TOF相机则是同时得到整幅图像的深度信息。TOF相机与普通机器视觉成像过程也有类似之处,都是由光源、光学部件、传感器、控制电路以及处理电路等几部单元组成。与同属于非侵入式三维探测、适用领域非常类似的双目测量系统相比,TOF相机具有根本不同的3D成像机理。双目立体测量通过左右立体像对匹配后,再经过三角测量法来进行立体探测,而TOF相机是通过入、反射光探测来获取的目标距离获取。  
    
       TOF 相机目前的主要应用领域包括:
1、物流行业:通过 TOF 相机迅速获得包裹的抛重(即体积),来优化装箱和进行运费评估;
2、安防和监控:进行 People counting 确定进入人数不超过上限;通过对人流或复杂交通系统的counting,实现对安防系统的统计分析设计;敏感地区的检测对象监视;
3、机器视觉:工业定位、工业引导和体积预估;替代工位上占用大量空间的、基于红外光进行安全生产控制的设备;
4、机器人:在自动驾驶领域提供更好的避障信息;机器人在安装、质量控制、原料拣选应用上的引导;
5、医疗和生物:足部矫形建模、病人活动/状态监控、手术辅助、面部3D 识别;
6、互动娱乐:动作姿势探测、表情识别、娱乐广告。
利用全固态面阵激光雷达实现三维成像测量的原理如下:

全固态面阵激光雷达实现三维成像测量

使用全固态面阵激光雷达进行目标深度、点云数据测量

       上图所示,系统运行时通过激光光源发射850~950nm的脉冲激光照射被测物体,光学接收系统采集合作目标的发射的脉冲光,通过数据采集电路及深度数据处理单元,转换成标识点的深度数据,在数据处理单元中计算出每个标识点与中心轴的方位角,位姿数据解算单元根据标识点的距离和方位角信息进行位姿数据解算。

        全固态面阵激光雷达系统可输出四种图像数据:深度图、点云图、幅值图、灰度图,以满足不同应用场景的使用。
        点云是在空间中随机放置的3D点的集合。传感器发出能量脉冲并乘以其返回行程(TWTT,双向行程时间)。知道了传感器的位置以及脉冲的传输方向,就可以确定反射面的3D位置。传感器还可以测量回波的强度,以估计反射表面的表面几何形状和材料成分。

        点云可以直接使用,也可以转换为2.5D网格,DTM或DSM。作为网格,与点云相比,它可以更小,更熟悉并且更易于操作。当然,用户可以直接使用上位机软件对雷达输出的深度、幅值和灰度数据进行处理应用,也可以对SDK生成的点云的数据,通过PCL基础功能输入、输出、kd-tree、八叉树、可视化、点云滤波深度图像、点云特征描述与提取、点云配准/分割、曲面重建等功能模块进行应用处理。

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