2. 相机与投影模组硬件选型
做结构光系统，第一步就是选硬件。说白了，相机和投影模组就是系统的眼睛和嘴巴。眼睛要看得清、反应快，嘴巴要吐得出精准的结构光。我这些年踩过的坑，十有八九都出在选型阶段。
2.1 工业相机选型：分辨率、帧率、全局快门
先聊相机。很多人一上来就盯着分辨率，觉得像素越高越好。其实不然。结构光系统里，相机选型有三个核心指标：分辨率、帧率、快门类型。
分辨率
分辨率决定了你能还原多少细节。举个例子，你要扫描一个硬币上的浮雕，200万像素的相机可能只能看出大概轮廓，但500万像素就能把纹理拍清楚。我个人习惯，做精密测量至少500万像素起步。
但分辨率不是越高越好。分辨率高了，数据量就大，处理速度会变慢。我在项目中遇到过，用1200万像素的相机，帧率直接掉到个位数，最后不得不降分辨率换速度。嗯，这里要注意：分辨率要和你的测量精度匹配，不是盲目追高。
| 应用场景 | 推荐分辨率 | 说明 |
|---|---|---|
| 大尺寸物体（如汽车钣金） | 200万~500万 | 视野大，分辨率够用即可 |
| 精密零件（如手机中框） | 500万~1200万 | 需要捕捉微小特征 |
| 高速在线检测 | 200万~500万 | 优先保证帧率 |
帧率
帧率决定了你一秒能拍多少张。结构光系统里，帧率直接影响扫描速度。你想想看，如果投影模组一秒能投120帧图案，但相机只能拍30帧，那系统就白瞎了。
我曾经做过一个项目，客户要求扫描速度达到10帧/秒。我选了60fps的相机，结果发现投影模组只能投30fps。最后不得不换投影模组，白白浪费了两周时间。所以，相机帧率一定要和投影帧率匹配，最好留出20%的余量。
全局快门
这个必须重点说。结构光系统里，相机必须用全局快门，不能用卷帘快门。为什么？因为投影的结构光图案是瞬间变化的，卷帘快门逐行曝光，会导致图案变形。
关键点：全局快门所有像素同时曝光，能完美捕捉瞬间的投影图案。卷帘快门拍运动物体，会出现「果冻效应」，结构光条纹会扭曲。
我记得有一次，一个同事图便宜用了卷帘快门的相机，结果扫描出来的点云全是波浪形的。排查了三天，最后发现是快门类型选错了。嗯，这个坑我替你们踩过了。
2.2 DLP投影模组选型：DMD芯片、波长、亮度
投影模组是结构光系统的「嘴」，负责把设计好的图案投射到物体表面。选型时，DMD芯片、波长、亮度是三个关键点。
DMD芯片
DMD芯片是DLP投影的核心，它决定了你能投出什么样的图案。常见的DMD芯片有0.45英寸、0.47英寸、0.65英寸等。尺寸越大，分辨率越高，但成本也越高。
我个人习惯，做高精度测量用0.65英寸的DMD，分辨率能达到1080p甚至更高。如果是做一般的3D人脸识别，0.47英寸就够用了。
这里有个避坑指南：我曾经选了一款0.45英寸的DMD，分辨率只有854×480，结果投出来的条纹太粗，无法满足精度要求。最后只能换模组，多花了3000块。所以，DMD分辨率一定要和相机分辨率匹配，一般建议投影分辨率是相机分辨率的1.5~2倍。
波长
波长决定了投影光的颜色。结构光系统常用的是蓝光（450nm）或红光（635nm）。蓝光波长短，抗环境光干扰能力强，适合在室内使用。红光波长长，穿透性好，适合在强光环境下使用。
我做过一个户外项目，环境光很强，蓝光投影根本看不清。后来换了红光投影，效果立竿见影。但要注意，红光投影对滤光片的要求更高，后面会讲到。
| 波长 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 蓝光（450nm） | 抗干扰强，精度高 | 穿透性差 | 室内精密测量 |
| 红光（635nm） | 穿透性好 | 抗干扰弱 | 户外或强光环境 |
| 近红外（850nm） | 人眼不可见 | 成本高 | 人脸识别、安防 |
亮度
亮度决定了投影图案在物体表面是否清晰。亮度太低，相机拍不到；亮度太高，会过曝。我一般建议，室内环境选50~100流明，户外环境选200流明以上。
嗯，这里要注意：亮度不是越高越好。我见过有人用300流明的投影模组做室内扫描，结果物体表面反光严重，点云全是噪点。后来加了偏振片才解决。
2.3 镜头与滤光片匹配
镜头和滤光片，很多人觉得是配角，其实它们决定了系统的成像质量。选不好，前面的努力全白费。
镜头选型
镜头选型主要看焦距和光圈。焦距决定了视野大小，光圈决定了进光量。结构光系统里，我建议用定焦镜头，变焦镜头容易产生畸变。
举个例子，你要扫描一个200mm×200mm的物体，相机传感器是1/1.8英寸，那么焦距选12mm左右比较合适。具体公式是：焦距 = 工作距离 × 传感器尺寸 / 视野尺寸。这个公式我每次选型都会用，很实用。
小技巧：选镜头时，尽量选低畸变镜头。畸变率最好小于0.1%，否则后期标定会很麻烦。我吃过这个亏，畸变大的镜头，标定参数怎么调都调不好。
滤光片匹配
滤光片的作用是过滤环境光，只让投影光进入相机。说白了，就是让相机只看到投影图案，看不到其他乱七八糟的光。
滤光片的中心波长要和投影光源匹配。比如你用蓝光投影，就选450nm的带通滤光片。带宽一般选10~20nm，太宽了滤不干净，太窄了光损失大。
我曾经做过一个项目，用了红光投影，但滤光片带宽选得太宽（50nm），结果环境光里的红外成分也进来了，导致图像信噪比很低。后来换了10nm带宽的滤光片，效果立竿见影。
警告：滤光片不是随便买的。一定要和投影光源的波长严格匹配。差1nm都不行。我见过有人用450nm的滤光片配455nm的投影，结果光效率直接掉了30%。
2.4 核心选型逻辑图
下面这张图，是我总结的选型逻辑。你照着这个思路走，基本不会出大错。
这张图的核心思想是：相机、投影、镜头滤光片三者必须匹配。你想想看，相机分辨率再高，投影投不出精细图案，白搭。投影亮度再高，滤光片没选对，也白搭。所以，选型时一定要通盘考虑。
总结一下：
- 相机：全局快门是必须的，分辨率和帧率要匹配投影模组
- 投影：DMD芯片决定图案精度，波长和亮度根据环境选
- 镜头滤光片：焦距算清楚，滤光片波长必须和投影光源严格匹配
好了，这一章就聊到这儿。选型是个细致活，急不得。下一章我们聊聊同步方案，那才是真正考验系统设计能力的地方。
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