光学测距技术汇总对比

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一、主动测距方法

• 主动测距需要发射人造光照射物体，通过分析物体反射光的纹路变化或直接测量光的传播时间来确定距离；
• 由于使用了照射光源，隐蔽性差并且抗干扰性较差。

1、激光测距方法

• 利用激光的优点（单色性和相干性好、方向性强等特点），实现高精度计量和检测。
• 脉冲式激光测距：向目标发射激光信号，碰到目标之后被反射回来，只需要记录激光信号的往返时间，用光速乘以往返时间的二分之一即可获得测量的距离。
• 连续波相位式激光测距：用连续调制的激光束照射被测目标，根据往返中造成的相位变化计算出被测目标的距离。（为保证精度，一般需要在被测目标上安装激光反射器）

脉冲式激光测距一般适用于距离较远对误差要求不高的测距场合，对动态目标的测距比较难实现；连续波相位式激光测距精度可以达到波长级别，缺点在于需要安装专门的激光反射器且要求物体的稳定性高（没有微小的变化）

2、结构光测距方法

• 结构光测距方法是一种主动式的三角测量技术，需要用到成像设备。
• 基本原理：激光器投射光点、光条或者光面到成像物体上，并移动一定的距离$x$；光点、光条或者光面的像被成像设备接受，在成像面上得到位移$x^{\prime }$。结合激光光束和接受光轴的交点到接受透镜前主面的距离、接受透镜后主面到成像面中心点的距离、激光束光轴与接受透镜光轴之间的夹角以及探测器与接受光轴之间的夹角可计算出被测物体的距离。
• 优点：计算简单、体积小、可靠性好并且便于安装和维护；
• 缺点：视场不大，系统复杂度高而且存在盲区，测量精度与测量速度相矛盾。

3、相位测距方法

• 测量原理：将光栅图样投射到被测物体表面，相位和振幅会受到物体表面高度的调制使光栅像发生形变，需要通过解调获得包含高度信息的相位变化，最后根据三角法完成相位与高度之间的转换。
• 光栅制作要求高、计算量大。

二、被动测距方法

• 被动测距方法不需要发射人造光来照射物体，通过探测物体的自然光辐射并进行分析来确定物体的距离，具有隐蔽性好，测距自动化程度高(直接测取像距，不需要人为干预)、抗干扰性好、测距速度快以及体积小重量轻等优点。

1、双目视差测距

• 基本原理：运用两个或多个摄像机对同一物体从不同位置成像获得立体像对，通过各种算法匹配出相应像点，从而计算处视差，然后采用基于三角测量的方法恢复出物体的距离。

2、焦点测距方法

• 采用连续自动调焦摄像机对目标进行连续调焦成像，在数据处理上建立一个评价聚焦程度的函数，评估出聚焦情况；当系统达到最佳的聚焦状态时，由透镜成像公式可以求出物体的距离。

还有三角法测距、像素高频振动法测距等方法。