散斑结构光对单点线扫dToF的干扰影响分析收藏

近年来，3D视觉技术快速发展，正逐步应用于各行各业在实际应用中，同一场景下常有多台包含3D视觉模块的设备，甚至每台设备都含有不同技术路线的多个3D视觉模组，例如：服务机器人会同时使用结构光、dToF、iToF等3D视觉模组。

不同设备上的3D模组存在相互干扰情况，多个设备在同一场景下同时工作，通常会出现对射和共射两种情况如下图所示：

我们以一台TX激光pulse功率1W、pulse重频1.5Mhz、pulse脉宽2ns、扫描频率20Hz的典型单点线扫dToF Lidar为例，假定干扰源为散斑结构光模组，其工作帧率为30fps，激光发射pulse脉宽2ms，pulse峰值光功率1W。

对射情况假定单点线扫dToF模组和散斑结构光模组（干扰源）相对静止，且二者完全正对，散斑结构光的TX出光面在dToF的RX视场FOV范围内，那么在散斑结构光TX发光的时间段内，会对dToF RX形成稳定的干扰源，如下图各自TX发光的序列交叠处。

由于一般散斑结构光的TX FOV要远大于单点线扫dToF RX的FOV，结构光SL TX的一部分光能量会被dToF的RX FOV完全收纳（例如1/50 W）结合成像光学理论，dToF RX会对SL TX的出光面进行成像，而该出光面相当于圆形强光源，因此在dToF RX的sensor面上形成强圆形光斑干扰，且能量大于dToF TX自身的点斑，因为该点斑经过目标墙面漫反射后，只有有限的光能量被RX的入瞳所接收（远小于1/50 W）。

如下图所示：

实际应用中，单点线扫dToF一般是旋转式扫描（例如270°，甚至360°），并非相对于散斑结构光模组静止在其扫描一圈的过程中，会有一定的概率与结构光模组正对，且结构光模组恰好也在TX发光的脉冲时间段内如下图所示：。

这种相遇且产生干扰的概率约为2/33，即与结构光模组的TX发光占空比相关此处是理想计算，实际还有其他因素干扰，例如扫描角度270°与360°会有差别，携带散斑结构光的设备本身也在运动等发生干扰时，单点线扫dToF所出的点云图中，局部角度区域会出现错误，该角度区域也与它自身的扫描频率有关。

共射情况共射情况的分析相对更直观明了，假定如下图的场景，两个设备均正对白墙，且二者相对静止无运动，设备2的TX发光脉冲时间段内（即2ms内），散斑会先投射到白墙上，经过漫反射后，再被设备1的RX所接收

如上文所述，散斑结构光的TX/RX FOV一般远大于单点线扫dToF的TX/RX FOV，其投射出的散斑点在白墙上覆盖了大片区域，而设备1的RX只能“看”到局部区域，最终dToF RX sensor上接收到的图如下所示：

注意设备1和设备2的TX峰值光功率都是假定1W，但此时设备2的1W功率是均摊在所有散斑点上（例如20000个），设备1的1W功率是集中在一个斑点上因此它们同样经过白墙漫反射后，被设备1的dToF RX sensor接收，所成的图像中设备1自身的光斑亮度会远高于设备2的干扰光斑亮度，最终对设备1的测距效果影响甚微。

此处分析还未考虑设备1的旋转运动以及设备2的运动，因此在共射情况下，散斑结构光对单点线扫dToF几乎无影响

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