奥比中光深度感应器工作原理

奥比中光深度感应器工作原理

Astra设备中3D深度感应模块所使用的技术称为光编码技术（Light Coding），这是一种 光学式技术。其本质就是产生一张红外激光编码图（IR Light Coding Image），透过红外线投影机打到空间中，也就是用红外线发出发射前经过编码后，肉眼不可见的红外线斑，打到空间中，使得空间中被加上标记，由于散斑具有高度的随机性，因此空间中任何两处的散斑都会是不同的图案。接收器在截取空间中的红外线影像后，把影像交给orbbec芯片进行计算，算出深度图。 把这个技术放到客厅这样的场景中，简单来说就是Astra设备通过红外激光源（IR Light Source）发出有编码的红外激光，这串激光打到中的场景内的物体上之后，也就是所说的场景被这种不可见的已编码的红外激光给标记过了，而后接收器（一个标准的CMOS感应器）接收到返回来的红外激光，并把接收到的信息交给Orbbec芯片进行处理，最后把结果返回给应用程序前台，也就形成了我们所看到的场景深度图像（Scene Depth Image）

在Astra设备中，Orbbec芯片计算场景中不同处的距离所采用的方法涉及一种 散斑的概念，所谓散班就是当相干光从粗糙表面反射或从含有散射物的介质内部后向散射或透特射时会形成不规则的强度分布，出现随机分布的斑点，这些随机分布的斑点就称为散斑（LaserSpeckles）。 粗糙表面和介质中散射子可以看做是由不规则分布的大量面元构成，相干光照射时，不同的面元对入射相干光的反射或散射会引起不同的光程差，反射或者散射的光波动在空间相遇时会发生干涉现象，当数目很多的面元不规则分布时，可以观察到随机分布的颗粒状结构的图案。（下图为散斑图效果）

散斑这种光学效果还有一个最重要的特点，就是具有高度的随机性，而随着距离的不同会出现不同的图案，也就是说，在同一空间中任何两个地方的散斑图案都不相同。只要在空间中打开出这样的光并加以记忆，就等于是在整个空间中做了标记，然后把一个物体放入这个空间中根据物体散斑的变化就可以知道物体的位置。 Astra设备中所使用的光源标定方法也是根据这样的原理设计的，每隔一段距离取一个参考平面，把参考平面上的散斑图案记录下来，根据比对接收器接收到的散斑图案，来判断该散斑点的具体位置。 根据Astra设备中深度感应器的一些设备原理，再结合实际场景来分析一下Astra设备的工具情形。以抓取客厅中的人物为例，通过Astra设备上的IR Light Source向客厅空间发射出已经编码的红外线激光，这些红外线激光 打到人的身上，并形成散斑，也就是对人物 的位置进行了标定，这些光线经过散射之后被Astra设备上的感应设备感知到，也就是一个标准的CMOS感应器。感应器将感应到的数据，交给Astra设备中的Orbbec芯片，芯片内部根据这些数据计算出场景中的人物图像位置，并标定人物 深度位置，生成一张立体的深度图像，通过USB传送给PC设备。