3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)技術(shù)原理分為時(shí)間編碼和空間編碼，上次講過時(shí)間編碼，今天就來(lái)講講空間編碼——空間編碼

為滿足動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的需要，可以采用空間編碼結(jié)構(gòu)光。前面談到了隨機(jī)結(jié)構(gòu)光，就是不帶編碼信息，投影隨機(jī)紋理，而這里討論的空間編碼結(jié)構(gòu)光特指向被測(cè)空間中投影經(jīng)過數(shù)學(xué)編碼的、一定范圍內(nèi)的光斑不具備重復(fù)性的結(jié)構(gòu)光。由此，某個(gè)點(diǎn)的編碼值可以通過其臨域獲得。其中，包含一個(gè)完整的空間編碼的像素?cái)?shù)量（窗口大?。┚蜎Q定了重建的精度。

?

·德布魯因序列（De?Bruijn）序列

德布魯因序列（維基百科）B（k，）表示用k個(gè)符號(hào)（如二進(jìn)制，k=2）來(lái)表示長(zhǎng)度為的循環(huán)編碼，為一個(gè)編碼值的長(zhǎng)度。

舉例：最簡(jiǎn)單的，k=2時(shí)，采用二進(jìn)制符號(hào)（0，1），編碼值的長(zhǎng)度n=2，可以得到一個(gè)長(zhǎng)度為的循環(huán)序列：【0，0，1，1】。此時(shí)，我們得到4個(gè)長(zhǎng)度為2的不同的編碼：【0，0】，【0，1】，【1，1】，【1，0】.

因此，某種結(jié)構(gòu)光就可以按照該德布魯因序列進(jìn)行編碼。而獲得的結(jié)構(gòu)光影像中，以上4個(gè)像素的編碼為【0，0，1，1】，通過一個(gè)大小為2的滑動(dòng)窗口（假定一個(gè)結(jié)構(gòu)光光斑或光束的寬度是一個(gè)像素）即可獲取每個(gè)像素的編碼值。同樣地，如果是經(jīng)過極線校正的雙目圖像，只需要搜索對(duì)應(yīng)的行即可，此時(shí)只要求編碼在軸上不具備重復(fù)性。此時(shí)的結(jié)構(gòu)光就是豎直條帶狀的。

當(dāng)然，為了提高編碼效率，也可以使用灰度圖、彩色圖像等比0-1編碼具有更多可能編碼值的投影方式。例如，對(duì)于RGB影像，采用二進(jìn)

制編碼（即某種顏色只有有、無(wú)兩種狀態(tài)），則共有種顏色組合，去除（0，0，0），還剩下7種顏色。因此k=7，=3，這樣就可以獲得

一個(gè)長(zhǎng)度為343的條帶序列。對(duì)于這個(gè)序列，唯一的約束為：相鄰的條帶不能為同樣的顏色。否則對(duì)于解碼算法來(lái)說(shuō)很容易造成誤差。下圖展示了只使用5種顏色（k=5，=3）的結(jié)構(gòu)光序列：

二維空間編碼

德布魯因序列是一種一維編碼，可以將之?dāng)U展到二維空間中，使得對(duì)于一個(gè)x*y大小的二維空間，其中一個(gè)w*大小的子窗口所包含的編碼值在這整個(gè)二維編碼序列中只出現(xiàn)一次。

?

如上面中的4*6的M-arrays序列中，每個(gè)2*2大小的窗口所包含的編碼值都是唯一的。

同樣也可以利用RGB信息來(lái)進(jìn)行二維編碼，有相關(guān)算法來(lái)產(chǎn)生一些偽隨機(jī)二維編碼。如在下圖中，左邊展示了一個(gè)6*6大小的二維矩

陣，子窗口的大小為3*3。算法首先在左上角的3*3子窗口中隨機(jī)填入各種顏色；然后一個(gè)3*1大小的滑動(dòng)窗口移動(dòng)到右端第一個(gè)空白處，并隨機(jī)填入3中顏色；在填入生成的隨機(jī)顏色前，算法會(huì)先驗(yàn)證子窗口的編碼的唯一性能不能得到保證，若不能，則會(huì)重新生成3中隨機(jī)顏色：如此循環(huán)，只是在豎直方向上滑動(dòng)窗口的大小變?yōu)?*3，直至將整個(gè)6*6矩陣填滿。下圖則是該算法產(chǎn)生的某種偽隨機(jī)二維編碼的示例。

?

?

通討以上對(duì)空間編碼的討論，也可以看出空間編碼結(jié)構(gòu)光的一些優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

·無(wú)需多張照片，只需要一對(duì)影像即可進(jìn)行三維重建Q?？梢詽M足實(shí)時(shí)處理，用在動(dòng)態(tài)環(huán)境中。

缺點(diǎn)

·易受噪聲干擾：由于反光、照明等原因可能導(dǎo)致成像時(shí)部分區(qū)域等編碼信息缺失；

·對(duì)于空間中的遮擋比較敏感：

·相較于時(shí)序編碼結(jié)構(gòu)光精度較低。

關(guān)于我們：

上海美城智能科技有限公司為行業(yè)提供領(lǐng)先的成像和視覺系統(tǒng)解決方案，高品質(zhì)的成像和視覺產(chǎn)品，以及專業(yè)化一體化的服務(wù)。公司致力于3D成像應(yīng)用場(chǎng)景化研發(fā)，推動(dòng)行業(yè)的3D應(yīng)用發(fā)展，深度覆蓋工業(yè)、國(guó)防、科研、交通、3D交互和生命科學(xué)等行業(yè)。豐富的全球化合作資源和自主研發(fā)技術(shù)相結(jié)合，為客戶打造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和方案

審核編輯：符乾江