tecnologías 2D, 2.5D y 3D en Visión por Máquina
La tecnología de visión artificial es un pilar importante de la automatización industrial y la fabricación inteligente modernas, utilizada ampliamente en inspección, navegación, control de calidad y otros campos. Entre ellas, las tecnologías de visión 2D, 2.5D y 3D son tres tecnologías clave, cada una con características diferentes y escenarios de aplicación.
I. Tecnología de Visión 2D: Vista Plana, Sencilla y Eficiente
1. Características Técnicas
la tecnología de visión 2D procesa imágenes planas, similar a tomar una foto con una cámara y completar tareas analizando dicha imagen. Sus principales pasos incluyen:
Adquisición de imagen: Usar cámaras industriales para capturar imágenes en escala de grises o color, con iluminación para hacer las fotos más claras.
Preprocesamiento: Hacer que la información clave en las imágenes sea más destacada mediante filtrado o mejora del contraste.
Extracción de características: Identificar características como líneas rectas, contornos o puntos de esquina en las fotos.
Reconocimiento de patrones: Utilizar algoritmos para determinar qué son estas características, como texto o patrones.
Medición y posicionamiento: Calcular el tamaño y la posición de los objetos.
Detección de defectos: Comparar con imágenes estándar para encontrar dónde existen problemas.
2. Escenarios aplicables
la tecnología de visión 2D es adecuada para tareas que solo necesitan ver superficies y no requieren el grosor de los objetos, tales como:
Verificar si las etiquetas de los productos están impresas correctamente en fábricas.
Escanear códigos de barras en paquetes de logística.
Detectar arañazos o manchas en las superficies de las placas de circuito.
3. Ventajas y limitaciones
Ventajas: Equipo sencillo, bajo costo, alta velocidad de procesamiento, adecuado para completar rápidamente tareas de gran volumen.
Limitaciones: No puede conocer la altura o profundidad del objeto, es ineficaz frente a formas complejas u objetos ocluidos.
II. Tecnología de visión 2.5D: Añadiendo altura, estereoscopía parcial
1. Características Técnicas
la tecnología de visión 2.5D añade una capa adicional de información a la 2D: la altura del objeto. No es un modelo 3D completo, sino que utiliza láseres o cámaras de profundidad para marcar la altura en cada punto de las imágenes planas. Los métodos comunes incluyen:
Medición de contorno: Escanear la superficie del objeto con láser para medir los cambios de altura.
Mapa de profundidad: Usar cámaras especiales para generar imágenes con información de altura.
Simplificando, la visión 2.5D es como añadir una "etiqueta de altura" a las fotos planas, pero solo permite ver desde un ángulo.
2. Escenarios aplicables
la visión 2.5D es adecuada para escenarios que necesitan conocer la altura de un objeto pero no su forma 3D completa, tales como:
Verificar si las alturas de los componentes en las placas de circuito son normales.
Medir si las superficies de los objetos son planas o tienen irregularidades.
Ayudar a los robots a estimar la altura de los obstáculos durante la navegación.
3. Ventajas y Limitaciones
Ventajas: Tiene más información de altura que 2D, pero es más barato y sencillo que 3D; buen rendimiento-precio.
Limitaciones: Solo permite ver desde un ángulo; no puede manejar estructuras 3D complejas ni occlusiones de múltiples superficies.
III. Tecnología de Visión 3D: Estéreo Completa, Rica en Información
1. Características técnicas
la tecnología de visión 3D puede presentar completamente la forma 3D y la posición espacial de un objeto, como dibujar una imagen panorámica del objeto. Los métodos de implementación incluyen:
Visión estéreo: Usar múltiples cámaras para tomar fotos desde diferentes ángulos y calcular la profundidad.
Escaneo láser: Escanear la superficie del objeto con láser para registrar su forma.
Luz estructurada: Proyectar patrones de luz sobre los objetos y reconstruir la forma 3D basándose en la deformación.
Tiempo de Vuelo (ToF): Medir el tiempo de emisión y retorno de la luz para calcular la distancia.
reconstrucción 3D: Usar múltiples fotos o datos de nube de puntos para ensamblar modelos 3D.
2.Escenarios aplicables
la tecnología 3D es adecuada para tareas que requieren información precisa en 3D, tales como:
Guiar robots para agarrar objetos irregulares.
Verificar si las piezas complejas están ensambladas correctamente.
Medir el volumen de paquetes en logística para optimizar el espacio.
Crear mapas estereoscópicos del entorno en conducción autónoma.
3.Ventajas y limitaciones
Ventajas: Proporciona información espacial completa; maneja escenarios complejos y necesidades de alta precisión.
Limitaciones: Equipo complejo, alto costo, velocidad de procesamiento lenta, requiere más recursos de cómputo.
IV. Comparación de 2D, 2.5D y 3D: Claro de un vistazo
1. Comparación de características técnicas
Aspecto |
visión 2D |
visión 2.5D |
visión 3D |
Tipo de dato |
Imagen plana |
Imagen plana + altura |
Modelo 3D completo |
Información de profundidad |
Ninguno |
Profundidad de un solo ángulo |
Profundidad de múltiples ángulos |
Complejidad del equipo |
Simple |
Medio |
Una mezcla |
Costo |
Bajo |
Medio |
Alto |
Velocidad de procesamiento |
Rápido |
Medio |
- ¿ Qué haces? |
2. Problemas resueltos
2D visión: Destaca en tareas planas, p. ej., leer códigos de barras, verificar colores/texto.
2.5D visión: Resuelve problemas sencillos relacionados con la altura, p. ej., defectos superficiales o inspección de altura de componentes.
3D visión: Adecuada para tareas complejas en 3D, p. ej., localizar objetos irregulares o analizar relaciones espaciales.
3. Ejemplos de Aplicación Práctica
(1) Fabricación automotriz:
2D: Inspeccionar pintura del cuerpo del automóvil y marcas de piezas
2.5D: Medir planitud de la superficie del cuerpo del automóvil
3D: Guiar soldadura robótica o manipulación de piezas
(2) Industria electrónica:
2D: Inspeccionar soldadura superficial de tarjetas de circuito
2.5D: Detectar alturas de componentes
3D: Verificar ensamblaje complejo de componentes
(3) Logística:
2D: Escanear etiquetas de paquetes
2.5D: Medir altura del paquete
3D: Calcular volumen del paquete, optimizar almacenamiento
V. Tendencias Tecnológicas: Convergencia y Desarrollo
La tecnología actual de visión por máquina se desarrolla rápidamente. 2D, 2.5D y 3D están acercándose cada vez más:
Popularización de 2.5D: Las cámaras de profundidad se están abaratando, convirtiéndose en una opción práctica para muchas tareas.
Potenciado por IA: Uso de IA para analizar imágenes y datos 3D obteniendo resultados más precisos.
Fusión de tecnologías: Algunos sistemas cambian flexiblemente entre tres tecnologías según las tareas para mejorar la eficiencia.
VI. Conclusión: Elegir la tecnología correcta es fundamental
las tecnologías de visión 2D, 2.5D y 3D tienen cada una sus fortalezas:
2D: Sencilla y rápida, adecuada para tareas en superficie
2.5D: Añade información de altura, adecuada para demandas medias
3D: Funcionalidad potente, adecuada para tareas 3D complejas