什么是结构光？

结构光是一种用于视觉测量的技术，它通过投射特定模式的光束到目标表面，并观察这些模式的变化来计算物体的深度和形状。以下是对结构光的详细解释：

一、定义

结构光是从已知角度将某种特定光图案（如平面、网格或更复杂的形状）投射到物体上形成的投影。当这些光图案与物体相交时，会在物体表面形成可见的亮线或图案。通过观测这些亮线或图案的扭曲、变形情况，可以计算出物体表面的高度变化，进而获取物体的三维信息。

二、工作原理

结构光的工作原理主要基于三角测量原理。在结构光系统中，通常使用激光或投影仪作为光源，将特定模式的光图案投射到物体上。然后，通过相机捕捉反射的图案变化。由于物体表面的形状和深度不同，反射的光图案会发生相应的扭曲或变形。通过分析这些扭曲或变形的图案，可以计算出物体的三维坐标和形状。

三、类型

结构光技术根据投射的光图案类型可以分为多种，主要包括点结构光、线结构光和编码结构光等。

1.点结构光：投射到物体表面的是一个点光源，通过相机对目标进行成像并处理，获得其上的三维坐标。这种方法需要对被测量对象的表面进行逐点扫描，从而得到整个对象的三维形态。

2.线结构光：通过扫描线来获取该投影线上的三维坐标，极大地提升了测量效率。

3.编码结构光：通过一定的方式将编码模式投影到目标表面，得到被测量对象的三维轮廓。通过采用编码的方法，可以获得各点的投影角度，并通过构造光线的基本方程，获得目标的三维信息并进行重构。编码结构光法是目前最可靠的一种三维测量技术之一，具有采集时间短、测量精度高的优点。

四、应用领域

结构光技术在多个领域有广泛应用，包括但不限于：

1.人脸识别：如Apple的Face ID功能就使用了结构光技术来创建面部的深度地图，确保识别的准确性和安全性。

2.虚拟现实和增强现实：结构光技术可用于精确测量和建模，为虚拟现实和增强现实应用提供高精度的三维数据。

3.工业测量：结构光技术可用于质量控制、表面检测等工业测量领域，提高生产效率和产品质量。

综上所述，结构光是一种重要的视觉测量技术，它通过投射特定模式的光束到目标表面并观察其变化来计算物体的深度和形状。在多个领域有广泛应用，为相关应用提供了高精度的三维数据支持。