相对于2D相机，3D相机可以获取物理世界的空间信息，即立体三维的物理信息，不仅可以拍摄到场景的二维图像，而且能获取物体之间的位置关系，再经过进一步深化处理，还能完成三维建模等应用。

3D相机三种方案

1、结构光

通常采用特定波长的不可见的红外激光作为光源，它发射出来的光经过一定的编码投影在物体上，通过一定算法来计算返回的编码图案的畸变来得到物体的位置和深度信息。

2、双目视觉

基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。

3、光飞行时间法（TOF）

通过给目标连续发射激光脉冲，然后用传感器接收从反射光线，通过探测光脉冲的飞行往返时间来得到确切的目标物距离。

3D相机重要参数

1、视野范围/视场（FOV）

3D视觉只有一个值。一般情况下就是在传感器最佳工作距离下激光线的长度，注意是在工作距离下的长度，毕竟激光发射出来形成一个光面，如果没有遮挡理论上是无限长的。此外，3D相机还分为近视场，中视场，远视场。

2、测量范围

传感器的近视场到远视场的距离。这个概念有点像2D视觉中的景深，即Z轴可清晰成像的范围。

3、工作距离

传感器下表面到被测物表面的距离。这里的传感器指的就是相机，每台相机的工作距离是不一样的。

4、分辨率

传感器可以识别的最小尺寸。跟图像传感器一般是CMOS芯片的晶圆尺寸也就是感光元件有关系。

5、线性度

也叫准确度，直线度。一般指的是Z线性度，为偏差值（参考值与测量值的差值）与测量范围的比值。

6、重复精度

也叫做重复性。是指将被测物重复扫描次后的最大偏差值。

行业应用

3D相机能获取三维信息，可以实现2D视觉无法实现或者不好实现的功能，例如检测产品的高度、平面度、体积等和三维建模等。

3D相机优缺点

1、结构光

优点：

1）方案成熟，相机基线可以做的比较小，方便小型化。

2）资源消耗较低，单帧IR图就可计算出深度图，功耗低。

3）主动光源，夜晚也可使用。

4）在一定范围内精度高，分辨率高，分辨率可达x,帧率可达60FPS

缺点：

1）容易受环境光干扰，室外体验差。

2）随检测距离增加，精度会变差。

2、双目视觉

优点：

1）硬件要求低，成本也低。普通CMOS相机即可。

2）室内外都适用。只要光线合适，不要太昏暗。

缺点：

1）对环境光照非常敏感。光线变化导致图像偏差大，进而会导致匹配失败或精度低。

2）不适用单调缺乏纹理的场景。双目视觉根据视觉特征进行图像匹配，没有特征会导致匹配失败。

3）计算复杂度高。该方法是纯视觉的方法，对算法要求高，计算量较大。

4）基线限制了测量范围。测量范围和基线（两个摄像头间距）成正比，导致无法小型化。

3、光飞行时间法（TOF）

优点：

1）检测距离远。在激光能量够的情况下可达几十米。

2）受环境光干扰比较小。

缺点：

1）对设备要求高，特别是时间测量模块。

2）资源消耗大。该方案在检测相位偏移时需要多次采样积分，运算量大。

3）边缘精度低。

4）限于资源消耗和滤波，帧率和分辨率都没办法做到较高。目前消费类最大也就VGA。