1.6 传感器之相机

概念

相机是一种光学设备，用于捕捉照片和影像。

作用

相机作为一种传感器组件，在视觉感知、行为预测、盲区监控等方面发挥着重要的作用。

特点

相机作为一种常见的传感器，在机器人领域中也有许多应用，下面是相机在机器人领域的一些优点和缺点。

（1）.优点

• 视觉信息丰富：相机能够获取丰富的视觉信息，包括颜色、纹理、形状等，对于环境感知和目标识别非常有用。

• 高分辨率：相机可以以高分辨率捕获图像或视频，提供细节丰富的图像数据，在识别和定位物体时具有优势。

• 低成本：相机比激光雷达等传感器的价格更为低廉，可在许多应用中实现成本效益。

• 适应性强：相机具有灵活性，可以通过调整参数来适应不同的场景需求，例如焦距、曝光时间等。

• 实时性好：相机可以以高帧率采集图像数据，并进行实时处理和分析，满足需要快速反应的应用需求。

（2）.缺点

• 受光照条件限制：相机对光照条件比较敏感，强烈的光线或弱光环境可能会影响图像质量和检测效果。

• 视角有限：相机的视野范围受到镜头设计和安装位置的限制，可能无法全方位感知环境。

• 对特定纹理敏感：相机在遇到光滑、反射或低纹理的物体时可能难以准确识别或跟踪。

综上所述，相机在机器人领域具有丰富的视觉信息、高分辨率、低成本、适应性强和实时性好等优点。然而，它也受到光照条件限制、视角有限和对特定纹理敏感等缺点的影响。因此，在选择传感器时需综合考虑应用需求和环境条件，结合激光雷达、相机和其他传感器，以提升机器人的感知和决策能力。

分类

根据工作原理的差异可以将相机大致划分成三类：单目相机、双目相机与深度相机。

（1）.单目相机

单目相机是将三维世界二维化，它是将拍摄场景在相机的成像平面上留下一个投影，静止状态下是无法通过单目相机确定深度信息。向如下动图展示的一样，在二维图形中，甚至不能根据图片中物体的大小来判断物体距离。

（2）.双目相机

识破上面的“骗局”只需要移动单目相机，再换一个角度拍摄一张照片即可，当角度切换后，可以将两张照片组合还原为一个立体的三维世界。双目相机的原理也是如此，双目相机是由两个单目相机组成的，即便在静止状态下，也可以生成两张图片，两个单目相机之间存在一定的距离也称之为基线，通过这个基线以及两个单目项目分别生成的图片，可以来估算每个象素的空间位置。

（3）.深度相机

深度相机也称之为RGB-D相机，顾名思义，深度相机也可以用于获取物体深度信息。深度相机一般基于结构光或ToF(Time-of-Flight)原理实现测距。前者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。光线照射到不同深度的物体上时，会采集到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，后者实现则类似于激光雷达，也是根据光线的往返时间来计算深度信息。

这些不同类型的相机在应用中有各自的优势和用途。单目相机适用于一般的图像获取任务，双目相机提供立体视觉能力，可用于物体测距、视差计算等应用，而深度相机则专注于精确的深度获取，可用于需要准确距离信息的应用场景。