雷射散斑:雷射在散射體表面的漫反射或通過乙個透明散射體(如毛玻璃)時,在散射表面或附近的光場中可以觀察到一種無規分布的亮暗斑點,這種斑點稱為雷射散斑(laser speckles)。
雷射散斑是由無規散射體被相干光照射產生的,因此是一種隨機過程。要研究它必須使用概率統計的方法。通過統計方法的研究,可以認識到散斑的強度分布、對比度和散斑運動規律等特點。最重要的特點就是,這種散斑具有高度的隨機性,而且隨著距離的不同會出現不同的圖案,也就是說,在同一空間中任何兩個地方的散斑圖案都不相同。只要在空間中打上這樣的結構光然後加以記憶就讓整個空間都像是被做了標記,然後把乙個物體放入這個空間後只需要從物體的散斑圖案變化就可以知道這個物體的具體位置。
應用:用散斑的對比度測量反射表面的粗糙度;利用散斑的動態情況測量物體運動的速度;利用散斑進行光學資訊處理,甚至利用散斑驗光等。
雷射在成像領域極具潛力。但「光斑」問題卻一直困擾著人們:當傳統雷射器被用於成像時,由於高空間相干性,會產生大量隨機的斑點或顆粒狀的圖案,嚴重影響成像效果。一種能夠避免這種失真的方法是使用led光源。但問題是,對高速成像而言,led光源的亮度並不夠。
結構光:首先將結構光投射至物體表面,再使用攝像機接收該物體表面反射的結構光圖案,由於接收圖案必會因物體的立體型狀而發生變形,故可以試圖通過該圖案在攝像機上的位置和形變程度來計算物體表面的空間資訊。普通的結構光方法仍然是部分採用了三角測距原理的深度計算。
與結構光法不同的是,light coding的光源稱為「雷射散斑」,是雷射照射到粗糙物體或穿透毛玻璃後隨機形成的衍射斑點。這些散斑具有高度的隨機性,而且會隨著距離的不同而變換圖案。也就是說空間中任意兩處的散斑圖案都是不同的。只要在空間中打上這樣的結構光,整個空間就都被做了標記,把乙個物體放進這個空間,只要看看物體上面的散斑圖案,就可以知道這個物體在什麼位置了。當然,在這之前要把整個空間的散斑圖案都記錄下來,所以要先做一次光源標定。
概括一下,light coding與傳統的tof、結構光技術的不同之處在於:
1)和傳統的tof、結構光的光源不同,雷射散斑是當雷射照射到粗糙物體或穿透毛玻璃後形成的隨機衍射斑點;
2)不需要特製的感光晶元,只需要普通的cmos感光晶元;
3)light coding技術不是通過空間幾何關係求解的,它的測量精度只和標定時取的參考面的密度有關,參考面越密測量越精確。傳統結構光方法採用三角視差測距,基線長度(光源與鏡頭光心的距離)越長越好。換句話說,不用為了提高精度而將基線拉寬。這其中的奧秘就是「雷射散斑原理」。