ระดับเนื้อหา: Overview / Implementation considerations
หลักการและการเลือกใช้
Stereo คำนวณความลึกจาก disparity ระหว่างกล้อง ส่วน structured light ฉายลวดลายและ ToF วัดเวลาหรือเฟสแสง แต่ละวิธีมีช่วงวัดและข้อจำกัดพื้นผิวต่างกัน Point cloud ยังต้องแปลงพิกัดและกรองก่อนวัดมิติ
ภาพความลึกเพิ่มข้อมูลระยะให้จุดภาพ แต่ไม่ได้มีค่าถูกต้องครบทุกจุด Stereo ใช้ความต่างของตำแหน่งสิ่งเดียวกันในสองภาพ ส่วน structured light ใช้ลายแสงช่วยหาเรขาคณิต และ ToF อาศัยการตอบสนองแสงตามเวลา วิธีที่เหมาะกับพื้นผิวด้านอาจมีปัญหากับผิวเงาหรือโปร่งใส จึงต้องเริ่มจากวัสดุ ระยะ และสิ่งแวดล้อมของงาน ไม่เลือกจากชื่อเทคโนโลยีอย่างเดียว
Disparity คือความต่างตำแหน่งที่จับคู่ระหว่างภาพ ส่วน point cloud คือกลุ่มจุดสามมิติที่มีกรอบพิกัดกำกับ วิศวกรต้องตรวจหน่วย ข้อมูลที่ไม่มีค่า และความสัมพันธ์กล้องกับระนาบอ้างอิงก่อนวัด การกรองจุดช่วยลดสัญญาณรบกวนแต่เปลี่ยนรูปร่างได้ ควรเก็บจุดดิบและบอกขั้นที่ตัดหรือเติมข้อมูลเพื่อแยกสิ่งที่วัดจากสิ่งที่ประมาณเพิ่มเติม
เลื่อนแผนภาพซ้าย–ขวาเพื่อดูรายละเอียดครบทุกส่วน
ตัวอย่างในบริบทอุตสาหกรรม
ตัวอย่างเชิงออกแบบ: วัดความสูงชิ้นงานบนสายพานด้วยกล้อง depth โดยสอบเทียบกับระนาบและวัตถุอ้างอิง ไม่ใช้จำนวนพิกเซลความลึกแทนมิลลิเมตรโดยตรง
สมมติชิ้นงานบนระนาบมีขอบเงาที่ให้ค่าความลึกหาย ผู้ตรวจไม่ควรมองภาพสีสวยแล้วสรุปว่ามีข้อมูลครบ ต้องดูจุดที่ใช้วัดจริงและส่วนที่ถูกคัดออก หากเลือกเพียงจุดสูงที่สุด จุดรบกวนเดี่ยวอาจทำให้ความสูงผิด ควรกำหนดวิธีสรุปพื้นผิวและบริเวณที่วัดให้สอดคล้องกับนิยามความสูงของชิ้นงาน พร้อมสถานะเมื่อจุดไม่พอ
วิศวกรตรวจระนาบอ้างอิงในกรอบพิกัดเดียวกับชิ้นงาน แล้ววัดระยะตั้งฉากแทนใช้แกนลึกของกล้องโดยไม่ตรวจมุม ทดสอบวัตถุอ้างอิงที่ทราบค่าในหลายตำแหน่งและระยะอย่างเหมาะสม ไม่ต้องสร้างสภาพเสี่ยงบนสายพานจริง หากย้ายกล้องต้องประเมินการสอบเทียบใหม่ และตรวจว่าภาพสีที่ใช้เลือกบริเวณตรงกับภาพความลึกในเวลาและตำแหน่งเดียวกัน
ขั้นตอนศึกษาและทดลอง
- 1 เลือกหลักการตามระยะ วัสดุ และแสงแวดล้อม
- 2 calibrate intrinsics/extrinsics และจัดแนวพิกัดกับชิ้นงาน
- 3 ทดสอบหลายตำแหน่งและระดับความสูงด้วยค่ามาตรฐานอ้างอิง
วิธีประเมินและนิยามผล
วัด bias ความทำซ้ำ ความครบของจุด และ uncertainty ตามระยะ สำหรับ stereo ความคลาดลึกเพิ่มตามระยะและลดเมื่อ baseline หรือความละเอียด disparity เหมาะสม
Bias คือความต่างที่เอนทิศหนึ่งเมื่อเทียบค่าอ้างอิง ส่วนความทำซ้ำคือความใกล้กันของผลเมื่อวัดภายใต้เงื่อนไขเดิม ผลซ้ำใกล้กันมากยังอาจคลาดจากค่าจริงทั้งชุดได้ ต้องรายงานทั้งสองและจำนวนจุดที่ใช้จริง Uncertainty คือการอธิบายความไม่แน่นอนจากองค์ประกอบต่าง ๆ ไม่ใช่คะแนนโมเดล และแนวทางอ้างอิงไม่ได้หมายความว่าระบบผ่านการรับรอง
วิศวกรตรวจผลตามวัสดุ ระยะ และบริเวณภาพ พร้อมองค์ประกอบจากการสอบเทียบและการแปลงพิกัด Baseline คือระยะระหว่างกล้องคู่ซึ่งเกี่ยวกับความไวของการประมาณลึก แต่การเพิ่มระยะนั้นมีข้อจำกัดด้านการเห็นพื้นที่ร่วมและการจับคู่ ต้องประเมินระบบที่ตั้งจริง ไม่สรุปว่าการเปลี่ยนค่าหนึ่งทำให้ผลดีขึ้นทุกพื้นผิว และนับบริเวณที่วัดไม่ได้ไว้ในผลด้วย
ข้อจำกัดและกรณีผิดพลาด
โลหะมันวาว วัตถุโปร่งใส เงาบัง และแสงภายนอกทำให้ depth หายหรือผิด การเติมช่องว่างไม่ใช่ข้อมูลวัดจริง
การไม่มีค่าความลึกต้องแยกจากค่าศูนย์ มิฉะนั้นพื้นผิวที่กล้องอ่านไม่ได้อาจดูเหมือนอยู่ชิดกล้องหรือระนาบอ้างอิง การเติมช่องว่างทำให้แสดงภาพต่อเนื่องได้แต่เพิ่มสมมติฐาน โดยเฉพาะขอบและรูจริง ควรบอกว่าผลวัดใช้จุดที่เก็บได้หรือจุดที่เติม และปฏิเสธกรณีที่ข้อมูลไม่พอแทนรายงานมิติแน่นอนจากรูปทรงที่คาดไว้
ระบบสามมิติเพิ่มข้อมูลและภาระการจัดแนวเวลา พิกัด และหน่วยความจำ หากงานต้องเพียงอ่านหน้าปัดคงที่ วิธีภาพสองมิติที่จัดมุมเหมาะสมอาจเรียบง่ายกว่า ต้องเลือกจากคำถามของงาน ไม่ใช้จำนวนมิติเป็นตัวแทนคุณภาพ การใช้อุปกรณ์ฉายแสงต้องเป็นไปตามวิธีและข้อกำหนดความปลอดภัยของอุปกรณ์ ไม่แนะนำให้ปรับกำลังหรือจัดการทดลองเสี่ยงเพื่อหาขอบเขตด้วยตนเอง
รายการตรวจสอบก่อนนำไปใช้
- ระบุหน่วยและกรอบพิกัดหรือไม่
- แยก invalid depth ออกจากศูนย์หรือไม่
- มีเกณฑ์สอบเทียบใหม่เมื่อกล้องขยับหรือไม่