什么是3D电影？什么是3d电影机( 二 )

02 3D成像技术
3D成像技术就是利用3D相机使一个3D物体进行快速成像。我们的主要目标是使现实世界数字化。
3D成像技术的原理是三角成像原理。三角成像原理参考了眼睛成像原理，单个眼睛或单一镜头无法获取深度数据，所以需要两个眼睛。右图展示了与结构光相关的原理，摄像头拍摄激光上的激光数据来成像。
目前主流的3D成像技术主要是以下几种。首先是双目，这是大家常用的技术，现在的闸机就采用了这种技术。双目模拟了人的眼睛，观察同一物体时，两只眼睛看到的物体是不一样的，通过该差异性可以计算得到3D数据。然后是结构光，主要有两种方案。一种是散斑结构光，目前很多公司都在使用这项技术。散斑结构光在2005年由以色列的PrimeSense公司创建，iPhone使用了这项技术，并使这项技术进入大众视野。目前，苹果公司掌握了散斑结构光的大部分专利。PrimeSense曾与微软一起开发Kinect，在国内也会经常接触到Kinect，因此国内很多3D方面的研究基于Kinect 3D相机，国内大部分使用的也是散斑结构光技术。另一种是编码结构光，散斑结构光投射出来的是点，而编码结构光投射出来的是图案。编码结构光在2005年由以色列的MantisVision公司创建。目前，小米8透明探索版的前置摄像头采用了编码结构光技术。最后是TOF，即飞行时间，其计算发射光和光从物体反射回来的时间差，激光雷达就使用了TOF技术。TOF主要有两种方案，一种是dTOF，其原理是通过光源发射脉冲，接收端接收从物体发射回来的脉冲，并计算两个脉冲的时间差。另一种是iTOF，光经过连续波调制后发射出去，通过比较发射时的图和接收时的图得到载波相位差，并基于此得到深度信息。
接下来详细介绍散斑结构光。这是一张镜头的示意图，其原理如下。首先是一个发光器件，由其发射光。然后经过准直镜，发射出来的光较为发散，亮度不够，而准直镜可将发散光路变成平行光路。最后，通过DOE投射出点阵。众所周知，在远的地方看点会发现点比较小，在近的地方看点会发现点比较大（结果大致如图所示），这就是散斑结构光的原理。
然后，详细介绍编码结构光。与散斑结构光不同的是，编码结构光投射出来的是图案。这个现象可以参考我们小时候的手指游戏，即用手指做出不同形状，然后手电筒照射手指，可以投影出不同动物的样子。同理，在镜头上放置一个mask图案，发射光时就可以将图案投影到物体上。由于物体是凹凸不平的，投影到物体上的图案会变形，可以基于此计算得到3D数据信息。在散斑结构光和编码结构光中，光发射出去和光反射回来即为一帧。
目前，大多使用IR摄像头，这是因为为了与可见光有区别，我们使用了红外光。激光器发射光，IR摄像头则拍下相应图像然后进行计算。由于有时需要获取颜色的信息，所以会增加一个RGB摄像头。以上内容就组成了整个模组，iPhone和小米8就有此类前置摄像头模组。除了这些基本构成，还添加了接近感应器等。iPhone配备了接近感应器，一方面是为了在接听 *** 时使手机自动灭屏，另一方面是为了保证安全性，因为红外光对人眼有损害，所以在人眼离手机的距离在一定范围内时，会关闭发射器。
【什么是3D电影？什么是3d电影机】在散斑结构光中，DOE会发射散斑光。当镜头损坏或DOE破损时，准直后的激光光束可能会直接照射到人眼，从而对人眼造成伤害，所以采用散斑结构光技术时必须做人眼安全方面的工作。在编码结构光中，在投影镜头上放置了mask，光束受到了遮挡，不会直接照射到人眼，所以在编码结构光中，一般不会引进人眼安全相关的技术。