3D 視覺是如何建構的？ 讓我們來聊聊3D感測技術！ - The Tech Explorer

3D感測技術簡介

3D感測技術目前主要可分為立體視覺（Stereo Vision）、結構光（Structured Light）、飛時測距（Time of Flight；簡稱：TOF）

立體視覺（Stereo Vision）

立體視覺（Stereo Vision）是基於人眼視差的原理，在自然光源下（被動式光源），透過兩個或兩個以上相機模組從不同的角度對同一物體拍攝影像，再進行三角測量法等運算來取得與物體之間的距離資訊。

優點：

1. 省電
2. 明亮環境表現佳，適合在戶外長期運作
3. 低成本

缺點：

1. 軟體演算法複雜
2. 延遲性高
3. 不適合在昏暗環境使用

應用：

立體視覺目前已應用在各種3D相機、AR/VR頭戴式裝置、機器人等領域，通常與結構光、TOF混合使用，如智慧車應用領域。

結構光（Structured Light）

結構光（Structured Light）是一種主動式深度感測技術，基本零組件包含IR發射器、IR相機模組、RGB相機模組等

其原理是遊紅外線投影機先對物體發射特定圖案的光斑（Pattern），再經由攝影機來接收物體表面上的光斑圖案編碼（Light Coding），進而比對與原始投射光斑的異同，並利用三角原理計算出物體的三維座標。

優點：

1. 深度準確高

缺點：

1. 易受自然光照影響
2. 較適合短距離測量

應用：

目前已應用於人臉辨識、體感遊戲機、工業用機器視覺檢測（AOI）等領域

飛行時間測距（Time of Flight；簡稱：TOF）

TOF也是一種主動式深度感測技術，其原理為透過紅外線折返的時間去計算跟物體之間的距離，以得出3D景深圖。基本零組件包括IR發射器、IR接收器、RGB相機模組和感光元件或感應陣列。主要分為iTOF & dTOF兩種類別

iTOF(indirect-ToF)

iToF 是利用發射特定頻率的光，檢測反射光和發射器之間的位置差距(算相位差)，測量飛行時間

優點：

1. 較低成本
2. 較高解析度優勢

缺點：

1. 適用於短距離測距 （環境光源會對電路產生干擾）

應用：

主要應用在手機臉部辨識、手勢辨識等測距距離較短的場景中

dTOF (direct-ToF)

dToF 是透過直接向測量物體發射雷射脈衝，並測量反射脈衝和發射器之間的時間間隔，得到光的飛行時間而直接計算待測物體的距離。
常見的 dToF 感測器接收端是使用單光子崩潰二極體 (SPAD)，或累崩式光電二極體 (APD)

優點：

1. 在多個物件的感測上精準度較高
2. 更適用於較遠距的場景

缺點：

1. dToF 相較於 iToF 來說製作困難度要高上不少(需要較多sensor)
2. 成本較高

應用：

應用在VR/AR和自駕車場景

三大感測比較