2D视觉技术主要是在二维空间下完成工作，无法获得物体的空间坐标信息，不支持与三维形状相关的测量。随着工业应用对机器视觉性能的要求越来越高，许多应用场景需要借助3d视觉技术完成。

3D技术原理及应用

工业领域有4种常见的3D技术，分别为双目视觉法、激光三角测量法、结构光测量法、飞行时间（Time of Flight，ToF）测量法。

（1）双目视觉法。双目立体视觉的工作原理与人眼进行深度感知的原理类似。完整的双目立体视觉系统包括数字图像采集、相机标定、图像预处理和体征提取、图像校正、立体匹配、三维重建等。

（2）激光三角测量法。激光三角测量法是通过图像采集系统，采集被测物表面漫反射的激光轮廓。基于设备已知的性对位置，通过算法处理，获得被测物表面的三维轮廓数据，以还原目标物体三维空间信息。

（3）结构光测量法。结构光测量法是通过光学投射模块将具有编码信息的结构光投射到物体表面，在被测物表面形成光条图像。图像采集系统可以采集光条图像，通过算法处理，得出被测物表面的三维轮廓数据，以还原目标物体三维空间信息。

（4）ToF测量法：ToF测量法是通过给目标连续发射激光脉冲，利用传感器接收在被测平面反射的光脉冲，计算光脉冲往返时间，得到目标物距离。

由于三维测量场景通常较为复杂，4种技术都有各自的优势，需根据具体场景进行选择。双目视觉技术与结构光测量技术在拆剁、码垛定位，以及人脸识别、静态尺寸测量等方面应用广泛。激光三角测量法适用于高速动态流水线场景，ToF测量法主要应用于视觉导航、动态跟踪等。

2D视觉方案vs 3D视觉方案

与2D视觉方案相比，3D视觉方案具备以下优势：

（1）3D视觉可以输出X/Y/Z三维数据，2D视觉只能输出X/Y二维数据。

（2）3D视觉不依赖被测物表面颜色和对比度，而2D视觉通常需要专用的打光方案来提升特征对比度。

3）3D视觉不需要高精度的工装夹具辅助定位。

（4）3D视觉可以从复杂场景中准确提取目标物，而2D视觉成功率相对较低。

（5）3D视觉可以实现高速在线扫描，2D视觉受传感器机理、图像亮度等因素限制，较难实现高速扫描。

（6）2D视觉无法彻底实现机器人自动化，须依赖3D视觉。

基于2D、3D技术的工业自动化质量检测系统整体架构

在工业应用中，关联2D与3D相机，再融入深度学习技术，可以实现更复杂的应用场景，如图像分类、字符识别、图像分割、目标检测等。