立体成像分析识别-3D结构光和ToF

2022-05-04

人脸识别基于2D图像，通常用一张照片就能够破解。随着人脸识别门禁、人脸支付等对安全性要求极高的场景出现，

对活体检测、真实性检测迫在眉睫，因此导致了3D结构光和ToF两项立体成像技术的诞生。

3D结构光技术的基本原理是，通过近红外激光器，将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头

进行采集。这种具备一定结构的光线，会因被摄物体的不同深度区域，而采集不同的图像相位信息，然后通过运算单元将这种结构

的变化换算成深度信息，以此来获得三维结构。简单来说就是，通过光学手段获取被拍摄物体的三维结构，再将获取到的信息

进行更深入的应用。

ToF（Time Of Flight）

ToF是3D深度摄像头的其中一种方案，是结构光的同门师弟。ToF测距有单点和多点两种，其中手机上

一般会用多点测距。多点测距的原理和脉冲的单点测距类似，但是其收光器件为CCD，即带电荷保持的

光敏二极管阵列，对光响应具有积分特性。基本原理是激光源发射一定视野角激光，其中激光时长为dt

(从t1到t2)，CCD每个像素利用两个同步触发开关S1（t1到t2）、S2(t2到t2+dt)来控制每个像素的电荷

保持元件采集反射光强的时段，得到响应C1、C2。物体距离每个像素的距离L=0.5*c*dt*c2/(c1+c2)，

其中c是光速（该公式可以去除反射物反光特性差异对测距的影响）。简单来说就是，发出一道经过

处理的光，碰到物体以后会反射回来，捕捉来回的时间，因为已知光速和调制光的波长，所以能快速

准确计算出到物体的距离。