3D扫描中TOF与结构光技术如何选择？

Question

**在3D扫描应用中，如何根据场景需求选择TOF与结构光技术？** TOF（飞行时间）技术通过计算光脉冲往返时间获取深度信息，适合远距离、快速扫描，但精度相对较低；结构光则通过投射光栅并分析形变计算三维数据，精度高，但易受环境光干扰，适合近距离、高精度场景。实际应用中需综合考虑扫描距离、精度要求、环境光照、成本及速度等因素。如何在二者之间做出合理选择，成为3D扫描系统设计与应用的关键问题。

Answer 1

在3D扫描应用中，如何根据场景需求选择TOF与结构光技术？

随着3D视觉技术的发展，TOF（Time of Flight）与结构光（Structured Light）成为主流的深度感知方案。在实际应用中，如何根据具体场景需求选择合适的技术，是系统设计与落地的关键。

1. 技术原理对比

TOF技术通过发射调制光脉冲，并测量其往返时间来计算深度信息，适用于远距离、快速扫描场景。结构光则通过投射特定光栅图案，并根据图案形变进行三维重建，具有更高的精度，但对环境光敏感。

技术	原理	优点	缺点
TOF	光脉冲往返时间测量	远距离、实时性强	精度较低，功耗高
结构光	光栅形变分析	精度高、细节还原好	易受环境光干扰，计算复杂

2. 核心选择因素分析

在实际部署3D扫描系统时，应从以下几个维度进行综合评估：

• 扫描距离：TOF适合1米以上中远距离；结构光更适用于1米以内近距离。
• 精度要求：结构光可达0.1mm级别精度，适合工业质检、逆向工程等高精度需求。
• 环境光照：强光环境下结构光易受干扰，TOF相对更稳定。
• 成本预算：结构光系统成本通常更高，尤其在需要高分辨率投影模块时。
• 处理速度：TOF更适合实时动态扫描，如AR/VR、机器人导航等。

3. 典型应用场景对比

根据不同的行业需求，两种技术各有优势：

1. 工业检测：结构光因其高精度，广泛应用于零部件尺寸检测。
2. 消费电子：TOF用于人脸识别、手势控制等场景，如智能手机。
3. 机器人导航：TOF提供实时深度图，适用于SLAM和避障。
4. 医疗扫描：结构光用于口腔扫描、义肢定制等精密应用。
5. 增强现实（AR）：TOF因其抗环境光能力强，适合户外AR场景。

4. 技术融合趋势

随着多模态传感器的发展，TOF与结构光的融合方案逐渐出现，例如在移动设备中同时搭载两种传感器，以实现高精度与高速度的兼顾。

graph TD A[3D扫描需求] --> B{距离要求} B -->|远距离| C[TOF] B -->|近距离| D{精度要求} D -->|高精度| E[结构光] D -->|一般| F[TOF] A --> G{环境光干扰} G -->|强光| H[TOF] G -->|弱光| I[结构光]