3D成像-机器视觉核心技术

计算机视觉爆炸式发展的背后是3D成像领域的巨大发展。今天的3D成像是什么状态，我们的发展方向是什么?

AI/ML中最有用和研究最透彻的分支之一是机器视觉。机器视觉，或者说计算机分析和预测图像内容的能力，通常只取决于输入的图像的好坏。

机器视觉典型应用

这就是为什么工程师们一直孜孜不倦地从硬件和软件的角度创造出新的、更好的三维成像技术手段的原因。

什么是3D成像？

在研究成像时，工程师可以地从人眼捕获和解释图像的方式中找到了灵感。

一种视差模拟相机的工作原理

人类视觉系统的工作方式是，每只眼睛从不同的角度观看世界，并通过称为视差的过程将这些图像合并为一个图像。3D成像采用相同的方法，每次拍摄都使用两个镜头，每个镜头拍摄的图像彼此都不相同。

主动与被动3D成像

一般来说，3D成像技术可以分为主动和被动两种。

主动3D成像系统是使用人工照明以捕获和记录对象的数字表示的系统。这种人工照明提供了密集和准确的图像，甚至是无纹理的物体，否则很难获得。

一个主动三维成像系统使用不同的方法，包括飞行时间、三角测量和干涉测量。例如，飞行时间要求通过测量光到达目标物体然后返回传感器的时间，将3D数据编码到每个像素中。激光雷达是一个典型的主动三维成像。

激光雷达表示的空间平面

另一方面，被动方法是从仅使用环境照明的场景中恢复3D信息。他们倾向于利用聚焦和光场的深度。在基于快照的方法中，同时捕获的两个快照之间的差异用于计算到对象的距离，此过程称为被动立体成像。

3D成像应用

许多领域可以极大地受益于3D成像。

目前比较热门的应用就是自动驾驶汽车。随着3D成像技术的改进，自动驾驶汽车的视觉系统将会更好，让它们实时做出更准确、更安全的决策。另外增强现实也是将受益于3D成像应用。

除了机器视觉，医学领域尤其可以看到许多值得注意的应用，3D成像在超声、心脏探查和外科视觉等领域的应用将极大地造福于医生和患者。

视觉引导脊柱外科手术

3D成像是已成为科技领域热门领域之一，随着技术在电路层面的不断完善，很多领域都可能将3D成像确立为一项司空见惯的技术。