時間編碼和空間編碼的區(qū)別（二）

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

為滿足動態(tài)場景的需要，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，某個點的編碼值可以通過其臨域獲得。其中，包含一個完整的空間編碼的像素數(shù)量（窗口大?。┚蜎Q定了重建的精度。

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·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個符號（如二進(jìn)制，k=2）來表示長度為的循環(huán)編碼，為一個編碼值的長度。

舉例：最簡單的，k=2時，采用二進(jìn)制符號（0，1），編碼值的長度n=2，可以得到一個長度為的循環(huán)序列：【0，0，1，1】。此時，我們得到4個長度為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個像素的編碼為【0，0，1，1】，通過一個大小為2的滑動窗口（假定一個結(jié)構(gòu)光光斑或光束的寬度是一個像素）即可獲取每個像素的編碼值。同樣地，如果是經(jīng)過極線校正的雙目圖像，只需要搜索對應(yīng)的行即可，此時只要求編碼在軸上不具備重復(fù)性。此時的結(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，對于RGB影像，采用二進(jìn)

制編碼（即某種顏色只有有、無兩種狀態(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

一個長度為343的條帶序列。對于這個序列，唯一的約束為：相鄰的條帶不能為同樣的顏色。否則對于解碼算法來說很容易造成誤差。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，使得對于一個x*y大小的二維空間，其中一個w*大小的子窗口所包含的編碼值在這整個二維編碼序列中只出現(xiàn)一次。

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如上面中的4*6的M-arrays序列中，每個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信息來進(jìn)行二維編碼，有相關(guān)算法來產(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3*1大小的滑動窗口移動到右端第一個空白處，并隨機(jī)填入3中顏色；在填入生成的隨機(jī)顏色前，算法會先驗證子窗口的編碼的唯一性能不能得到保證，若不能，則會重新生成3中隨機(jī)顏色：如此循環(huán)，只是在豎直方向上滑動窗口的大小變?yōu)?*3，直至將整個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。

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

優(yōu)點：

·無需多張照片，只需要一對影像即可進(jìn)行三維重建Q?？梢詽M足實時處理，用在動態(tài)環(huán)境中。

缺點

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

·對于空間中的遮擋比較敏感：

·相較于時序編碼結(jié)構(gòu)光精度較低。

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