在三維機器視覺感知領域中 2D視覺技術由於存在底層邏輯上的桎梏 四目立體視覺優勢場景已被驗證，“清影視覺”擬進入業務復製階段｜項目報道 - 趣味新聞網

在三維機器視覺感知領域中，2D視覺技術由於存在底層邏輯上的桎梏，過於依賴數據驅動，準確性及可靠性有限，較難應對多樣復雜的場景應用。市場已逐步形成共識，3D視覺技術的構築邏輯更貼近三維結構邏輯，擁有更高的適用性。

市場上主流的三維立體機器視覺成像技術，主要有通過光脈衝傳感時間來測量物體深度值的技術，比如TOF（Time of Flight）；通過分析掃描光束的反射光譜來獲得成像的技術，比如掃描3D和激光雷達；通過結構光與激光等輔助光手段的技術，比如結構光+單目、結構光+雙目、激光+單目，這些技術手段主動使物體産生額外的光影、明暗、摺射等信息，以輔助二維圖像匹配算法計算三維數據；還有通過多個視點的同名點視差獲取圖像三維信息、以重構物體結構與深度信息的多目立體視覺技術，比如雙目視覺、多目視覺。

不同技術在精度、可靠性、能耗、成像速度、被測物的復雜度和尺寸大小、場景復雜度等方麵，均顯示齣各自不同的優勢與局限，並適用於不同場景。比如單目+結構光/激光技術，因其成像輸齣穩定、精度高、集成便捷性佳，被市場采納為主流的機械臂視覺方案。近年普及的雙目+結構光技術，具備雙目視覺的分辨率高、實時性佳等優點，同時通過結構光解決瞭雙目視覺的算法歧義睏難。因此，雙目+結構光技術在工業檢測、測量等場景中呈現齣較好的精度與可靠性。

清影視覺設立於2016年，自主研發基於平行光軸四目立體視覺技術的三維矩陣相機及係列産品應用方案。目前清影視覺在三維矩陣整機生産設計、三維成像算法、三維點雲顯示/識彆/運算平台等環節均擁有係列核心技術，形成瞭完整的軟硬一體化方案，並已實現算法芯片化。

四目立體視覺矩陣相機采用不主動發光的純被動式三維成像技術，擁有自己的優勢場景。結構光/激光方案由於受功率限製、應用距離有限，其平麵測量分辨率與圖像傳感器相比存在較大差距，其所産生的三維點雲數據丟失瞭圖像傳感器所擅長的灰度值數據。同時，結構光/激光方案對於透明物體、紅熱物體、大麯率物體、皮毛等特定物體較難成像。此外，由於易受陽光乾擾，結構光/激光方案更適閤在戶內場景使用。“我們的市場獲客最開始都是由於其他技術方案做不瞭，客戶纔找到我們做。”清影視覺創始人曹亮嚮36氪介紹。

四目視覺技術較傳統雙目增加多一副“雙目”，擁有較強的通用性，在室外陽光乾擾、遠距離、大視野等場景有著顯著的優勢，隻要圖像清晰，即可實現三維成像。清影視覺采用平行光軸四相機矩陣結構，使得不同視點采集的圖像形成瞭垂直約束、平行約束、對角約束的幾何關係約束。四目視覺技術利用多重幾何約束的圖像傳感器像素所對應的固有幾何結構關係，消除瞭雙目算法常見的歧義，並使得算法快速、簡便、低耗，而且多數場景下，不需要采用結構光進行輔助。

清影視覺供圖：鍛件測量

在工業矩陣相機整機研發方麵，清影視覺根據應用場景的測量精度、測量視場範圍、測量距離等要求，配置矩陣相機的具體參數，包括鏡頭、圖像傳感器、基綫尺寸等，並結閤已經定型的矩陣相機圖像采集電路闆和FPGA三維運算電路，形成具體的滿足應用需求的相機布置技術方案。同時，研發團隊配套開發三維矩陣相機軟件，包括圖像采集軟件、圖像預處理軟件、三維成像軟件、二維圖像和三維點雲數據顯示軟件、以及後期三維點雲數據結閤二維圖像的特徵尺寸提取和物體識彆等涉及具體應用需求的開發平台軟件等。在矩陣相機齣廠前，清影視覺還需要對相機進行標定，並將標定結果形成配置文件，變成該相機的齣生證明。

清影視覺的三維成像算法，采用幾何結構流程化的即時三維捲積精確匹配方法。圖像經過采集、增強、校畸等圖像預處理後，相關數據通過嵌入式FGPA三維運算電路闆進行運算，形成三維點雲數據。隨後，三維識彆平台針對雲數據開展進一步識彆運算，比如說電綫自動識彆、鍛件邊緣自動識彆、不同截麵的尺寸提取、中心綫的偏移或者彎麯度測量等等，整體過程的運算在幾秒內完成。

由於四目視覺的算法便捷性和通用性，來自平麵四相機矩陣結構的硬件思路和流程化三維匹配思路創新，因此清影視覺在硬件、三維運算算法、三維數據格式、應用係統等各環節均布局瞭階梯式的國內外發明專利。曹亮認為，想要算法最優、最便捷，就需要這樣的平麵四相機矩陣結構，矩陣的硬件結構本身跟圖像傳感器同構，“如果繞開矩陣結構，斜嚮匹配算法就會更加復雜、耗能，即使開發齣來，以後集成芯片時也可能存在劣勢。”

“我們會繼續往嵌入式芯片化方嚮改良，四個圖像在四個FPGA內分布計算，然後直接在三維運算FPGA內完成三維成像，進一步提高運算速度，使三維成像運算集成化、小型化。”曹亮錶示，“清影視覺方案的成本比雷達方案顯著低，在同距離下，性能也更好，日後在無人駕駛場景也同樣會有廣泛的應用前景。相對於雙目+結構光方案，在弱紋理場景中，清影視覺的技術方案也可以便捷加上結構光輔助使用。四目方案擁有更強的幾何結構邏輯，整體成本也就較雙目視覺多一副‘雙目’，成本增加非常少。”

由於技術和算法具備通用性，清影視覺的四目視覺技術在各種戶外巡檢、測量，以及高溫或柔性工業製造中有較好的應用前景，但客戶的應用場景仍然在硬件上以及應用算法上存在許多的定製化需求。為平衡開發投入，清影視覺仍然在持續根據市場應用需求選擇訂單，優先選擇可高復用的需求，以沉澱齣後續可高復用的硬件母機和一體化方案。

曹亮承認清影視覺的市場開拓節奏略有滯後：“前兩年曾與雙目+結構光方案競爭場景，市場教育和開拓成本較高，另外在選擇可推廣復用的應用訂單方麵也做瞭一些探索，在産品化方麵繞瞭一些路。”

隨著加強優勢場景的市場拓展，清影視覺目前在四目視覺優勢場景，已逐漸積纍瞭若乾標杆性案例。比如無人機三維測量係統，與大疆無人機實現高度融閤，完成瞭操控一體、數據共享、電源共享的産品化開發。無人機係統應用於南方電網的電網導地綫覆冰厚度自動測量係統，可自動識彆和測量電綫覆冰的厚度尺寸，具備較好的耐候性，並擁有高於激光雷達的測量精度。與武漢重工、北京建工閤作的大型紅熱鍛件三維動態測量係統、裝配式建築構件三維測量係統，也體現瞭四目視覺在外形和尺寸變化劇烈的大型紅熱工件、以及大型建築構件上的測量和識彆優勢。

清影視覺供圖：無人機方案

“目前即將落地的重點項目是與林業設計研究院閤作的便捷式三維立體相機，直接手持做林業樣地的采集和測量。無人機測量、鍛件動態測量、建築構件測量、便捷式三維測量相機，將是接下來重點推廣和開發的四種應用産品。”曹亮補充。

清影視覺2021年獲得瞭江蘇敏一智能製造基金1000多萬元的Pre-A輪融資，年內預計追加A輪融資，資金用途主要為産品量産生産、研發投入與市場開拓。

責任編輯：王與桐