一、产品介绍
3D结构光主要针对漫反射物体进行三维重建，常用于机械臂抓取、视觉测量、缺陷检测等领域。目前主流结构光技术有：散斑结构光(机器人导航)、线结构光(视觉测量)、面结构光技术(机械臂抓取等快速测量场景)。我们推出了「DotCam-S1」系列设备，是一台面向科研级的高速、高精度、源码级开发的3D面结构光测量设备，能够自由DIY配置，并且与机械臂等结合，开发相应的应用。产品如下图所示。
下述是我们推出的双目散斑结构光扫描仪「DotCam-S1」产品：
其硬件、软件结构如下表所示：
| 核心功能 | |
| 技术优势 | 2. 相比线激光系统：单次测量即可稠密重建，单视角下无需贴点 |
| 光机配置 | •分辨率：1280×720 •投影帧率：60Hz •全玻璃镜头，超低畸变与温漂 •独立电源+加强散热，保障长时间稳定工作 •峰值亮度：150LM，适配各类室内场景 |
| 成像系统 | •点云密度：2048×1200 |
| 版本与模式 | •模式：支持手持状态 / 固定状态双工作模式 |
| 配套线缆 | •USB2.0 线材 ×1 •相机硬触发线 ×2 •供电线 ×1 •HDMI连接线×1 |
| 软件能力 |
简单来说，DotCam-S1具有手持化动态测量能力，摆脱了光栅投影系统固定工作状态的限制，且具有相当的精度。相对于线结构光测量系统，基于单帧散斑即可得到稠密点云。
二、产品性能
DotCam-S1产品性能如下表所示：
| 工作距离(mm) | ||
| 视场 | ||
| 重建精度 | ||
| 分辨率 | ||
| 基线度 | ||
| 接口类型 | ||
| 输出数据 | ||
| 操作系统 | ||
| VS平台 | ||
| SDK接口 | ||
| 外形尺寸 | ||
重建耗时（串行版本）（按帧率30FPS进行单次投影，实际投影最高帧率60FPS）：
| 性能特点 | |
| 适合应用 | |
| 投影图片数量 | |
| 采集时间 | |
| 重建时间 |
注：测试平台：I9+3080Ti；采集方式采用异步触发-存取方式，三维重建均为串行处理，如需更快速度，则需降低相机分辨率，使用多线程加速或GPU加速等方式。
重建耗时（GPU并行版本）：
| 性能特点 | |
| 适合应用 | |
| 投影图片数量 | |
| 采集时间 | |
| 重建时间 |
注：测试平台：I9+3080Ti；采集方式采用异步触发-存取方式，三维重建均为串行处理，如需更快速度，则需降低相机分辨率，使用多线程加速或GPU加速等方式。
三、DotCam-S1提供的源码模块
DotCam系列提供的源码模块如下表所示：
1. 投影仪：采用HDMI接口投射预先设计好的结构性散斑图案 2. 相机：可根据操作面板设置相机的曝光时间并实现同步拍照功能 | ||
1.结构性散斑生成算法： 2.双目相机内外参标定算法。 3.基于亚像素直接搜索的立体匹配串行方法。 4.基于CUDA并行化的亚像素直接搜索立体匹配方法。 | ||
注：整套散斑结构光技术相关算法详细说明如下：
1.结构性散斑生成算法。相比于传统随机散斑，结构性散斑的使用能有效抑制大规模误匹配问题，并辅助亚像素立体匹配算法实现高精度三维重建与测量。
2.双目相机内外参标定算法。针对非对称圆形标定板进行高精度双目立体视觉内外参标定。
3.基于亚像素直接搜索的立体匹配串行方法。直接基于亚像素进行立体匹配，相比于整像素方法具有更优的精度和更好的点云视觉质量，同时比传统亚像素方法精度更高。
4.基于CUDA并行化的亚像素直接搜索立体匹配方法。在串行版亚像素立体匹配方法的基础上，通过解耦像素间顺序计算依赖关系，结合CUDA并行计算特性，近一步提升亚像素立体匹配速度。相较于串行版本方案实现数量级速度提升，相较于传统并行方案速度提升40%。
5.点云三维坐标生成算法。在前述步骤获取视差的基础上，结合双面相机标定参数，计算点云三维坐标。通过上述算法，实现：单帧投影下即可由二维图像到三维立体的全链路重建流程。
四、测量效果
4.1.精度比较
七阶阶梯块置于550mm深度下，对其阶差进行测量。硬件为：双目相机+投影仪。
DotCam-S1 测量精度为0.1mm（具体测量方法与评价指标可见后续精度报告），点云误差热力图如下所示。可以看出，DotCam-S1在只投一副图的情况下可以完成阶梯块表面重建与阶差的测量，且误差热力图显示，点云误差分布较规整。
4.2.复杂物体重建
以下是DotCam-S1测量系统对手、石膏像和瑜伽砖等不同物体、不同材质进行的重建，可见其鲁棒性良好。
五、应用场景
六、配备课程（赠送）
七、重建点云效果
重建插排
重建万用表
重建插座
重建内存条
重建瑜伽砖
重建石膏像
七、采购渠道
2.整套散斑结构光技术相关算法 | ||
