参数设置
本章介绍 RVCManager 参数设置的组成以及如何调节参数获得理想图像数据。点云调参常见问题可查阅 扩展阅读 - 点云调参。
拍摄效果判断依据
拍摄效果较好的点云应符合以下条件：
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点云、深度图没有明显缺失，有效点在视野中的填充率高。
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点云上没有明显飞起的噪点。
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点云数据对被测物体的还原度高，没有明显的变形、弯曲。
拍摄参数
拍摄参数主要用于调节相机采集的原始图像与点云效果，可设置的参数选项与连接的相机类型有关。
相机模式
单目相机不能选择相机模式，双目相机可以选择左相机、右相机、双相机模式。双相机模式下的点云是左、右相机所拍摄的点云的交集，其绝对精度高于单相机模式，适用于精度要求较高的引导类场景；单相机模式的拍摄用时更短。针对拍摄场景、精度与节拍需要，可选择不同的相机模式。
| 左相机拍摄 | 右相机拍摄 | 双相机拍摄 |
|---|---|---|
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拍摄模式
快速模式/标准模式：适用于 RVC-P/I/X 系列相机。快速拍摄模式通过减少投影次数提高相机的拍摄速度，其投影、处理耗时均比标准模式缩短 30%。
| 标准模式 | 快速模式 |
|---|---|
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高精度模式/抗干扰模式：适用于 RVC-G 系列激光相机。抗干扰模式是在高精度模式的基础上增加拍照次数，并使用特定算法对环境光进行滤除，可有效解决强环境光对结构光的干扰问题，提升抗干扰能力。
抗多次反射模式：当应用场景中有多个反射面时，结构光多次反射会影响成像效果，导致反射面接缝处点云残缺。此时，前面几种拍摄模式较难满足拍摄需求，可采用抗多次反射模式优化投影图案，减少因多次反射造成的结构光计算错误。抗多次反射模式对固件版本有要求（RVC-P/I/X 系列：v2.6.5 以上，RVC-G 系列：v1.1.0 及以上），且不支持 CUDA 模式。
| 标准模式 | 抗多次反射模式 |
|---|---|
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投影颜色
对于 RGB 光机相机，可以在双目模式下切换光机颜色（红/绿/蓝/白），以改善双目模式下的拍摄效果。此功能单目模式下不适用。
通常，物体会反射与本身颜色波长相近的光，吸收与本身颜色互补的光。拍摄时不建议采用易被物体吸收的光源颜色。选取合理的光源颜色，能使特征区域与周围产生足够对比，获取更多细节特征。如下图的黄色工件会吸收蓝光，投影颜色建议设置为红光。
| 被拍摄物体为黄色 | 灰度相机 + 红光投影 | 灰度相机 + 蓝光投影 | 灰度相机 + 白光投影 |
|---|---|---|---|
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2D 拍摄设置
2D 拍摄参数与相机的类型有关。RVC 系列相机标配为灰度相机，如有彩色相机拍摄需求，请联系客服。
通常，2D 图像过暗时，可调高 2D 曝光、2D 增益，并打开 2D 相机光机；2D 图像过亮时，可降低 2D 曝光、2D 增益。2D Gamma 很少用到，建议保持默认值。
2D 参数设置后，进行 2D 拍摄或 3D 拍摄，都可以查看 2D 图的拍摄效果。以下图的标定板为例，拍摄效果可参考下表。
| 正常拍摄 | 图像过暗 | 图像过亮 | |
|---|---|---|---|
| 点云 |  |
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| 2D 图 |  |
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各参数详细解释与调整示例如下。
2D 曝光时间
通过调整曝光时间调节 2D 图像的亮度，参数越大，图片越亮。曝光不足或过曝都可能造成图像细节缺失。
RVC 相机可设置的 2D 曝光时间范围与型号及配置有关，具体数据以软件界面显示范围为准。
| 2D 曝光时间 30 ms | 2D 曝光时间 80 ms | 2D 曝光时间 100 ms |
|---|---|---|
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2D 相机增益
通过控制相机感光器件对光的灵敏度，调节 2D 图像的亮度。增益越大对光越灵敏。
| 2D 增益 5 dB | 2D 增益 11 dB | 2D 增益 16 dB |
|---|---|---|
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2D 相机 Gamma
通过 Gamma 校正扩展图像暗调的细节，校正亮度偏差。Gamma 值默认为 1，一般情况下不用调整。通常，当 Gamma 校正的值小于 1 时，图像的高光部分被扩展而暗调部分被压缩；当 Gamma 校正的值大于 1 时，图像的高光部分被压缩而暗调部分被扩展。
| 2D Gamma 0.5 | 2D Gamma 1 | 2D Gamma 1.5 |
|---|---|---|
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2D 相机使用光机
在拍摄 2D 图像时，可以选择是否打开光机以进行补光投影。打开光机拍摄 2D 图会更亮，对点云不产生影响。
| 未打开光机拍摄 | 打开光机拍摄 |
|---|---|
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3D 拍摄设置
通常，点云过暗时，可调高 3D 曝光、3D 增益、投影亮度，并打开 2D 相机光机；点云过亮时，可降低 3D 曝光、3D 增益、投影亮度。若拍摄场景中的物品颜色、材质差距较大或存在反光区域，可采用 HDR 模式拍摄。
首先可采用默认参数试拍。通过查看纯色点云或深度图，可快速判断点云缺失情况。纯色点云中的空白区域、深度图中呈现黑色且深度值为 NAN 的区域，均代表点云缺失。以下图的标定板为例，拍摄效果可参考下表。
| 正常拍摄 | 曝光不足 | 过曝 | |
|---|---|---|---|
| 点云 |  |
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| 深度图 |  |
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3D 曝光时间
通过修改 3D 拍摄时的曝光时间，调节点云、深度图的完整性。需要根据实际情况调试，曝光不足或过曝都可能造成点云缺失。
RVC 相机可设置的 3D 曝光时间范围与型号及配置有关。通常，P/I/X 系列灰度相机的 3D 曝光时间取值范围为 [3, 100]，彩色相机为 [11, 100]，G 系列激光相机为 [20, 100]，具体数据以软件界面显示范围为准。
| 3D 曝光时间 11 ms | 3D 曝光时间 28 ms | 3D 曝光时间 100 ms |
|---|---|---|
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3D 相机增益
通过控制相机感光器件对光的灵敏度，调节点云与深度图的质量。增益越大对光越灵敏，同时对噪杂信号也更灵敏，可提高点云亮度，但也可能造成点云噪声增加。
| 3D 增益 0 dB | 3D 增益 2 dB | 3D 增益 10 dB |
|---|---|---|
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扫描次数
该参数仅适用于 RVC-G 系列激光相机，可设置抗干扰模式拍摄时的扫描次数。其原理是将多次扫描所得到的多帧图像序列按照一定的规则和方式合并成一幅图像，以提升图像质量。通常，扫描次数越多，抗环境光能力越强，能获得更多图像细节，但拍摄时间会延长。
| 扫描次数 2 | 扫描次数 4 |
|---|---|
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光强对比度阈值
光强对比度阈值用于调节相机采集的原始数据中的信号强度，当环境光线或者反射光较强时，可以使用该选项来增强点云、深度图的完整性。默认值为 3，一般情况下不用调整。
| 光强对比度阈值 0 | 光强对比度阈值 3 | 光强对比度阈值 10 |
|---|---|---|
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投影亮度
调整拍照时相机光机的投影亮度值。投影亮度设置范围是 1~240，默认值是 240。数值越大，投影亮度越亮。
| 投影亮度 31 | 投影亮度 83 | 投影亮度 240 |
|---|---|---|
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带宽设置
带宽一般在网络状况不好的情况下使用，可降低带宽不稳定造成丢帧的影响。设置范围值 30%~100%，默认值是 100%。带宽设置越小，传输速度越慢，会导致拍摄时间变长。
HDR 参数
HDR 功能主要用于调节点云、深度图的完整性，可提高拍摄黑色吸光物体和反光物体点云质量。在被测样品材质颜色差异大的场景中，单次曝光可能无法兼容所有的样品，HDR 功能可以提供额外的 3D 曝光，以同时满足不同颜色、材质物品的拍摄。HDR 参数选项与连接的相机类型有关。
HDR 额外曝光次数有 0、1、2 三个选项，分别表示不使用 HDR、使用 1 次额外 3D 曝光、使用 2 次额外 3D 曝光，每次曝光的曝光时间、增益、扫描次数、投影亮度均可调节。以激光相机为例，曝光次序与界面中可设置参数的对应关系见下表。
| 操作 | HDR 额外曝光次数 | 曝光次序 | 曝光时间 | 增益 | 扫描次数 | 投影亮度 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 不使用 HDR | 0 | 仅 1 次曝光 | 在 3D 拍摄参数 中直接设置 | ||||
| 使用 1 次额外 3D 曝光 | 1 | 初次曝光 | HDR 曝光时间[1]/ms | HDR 增益[1] | HDR 扫描次数[1] | HDR 投影亮度[1] | |
| 第 1 次额外曝光 | HDR 曝光时间[2]/ms | HDR 增益[2] | HDR 扫描次数[2] | HDR 投影亮度[2] | |||
| 使用 2 次额外 3D 曝光 | 2 | 初次曝光 | HDR 曝光时间[1]/ms | HDR 增益[1] | HDR 扫描次数[1] | HDR 投影亮度[1] | |
| 第 1 次额外曝光 | HDR 曝光时间[2]/ms | HDR 增益[2] | HDR 扫描次数[2] | HDR 投影亮度[2] | |||
| 第 2 次额外曝光 | HDR 曝光时间[3]/ms | HDR 增益[3] | HDR 扫描次数[3] | HDR 投影亮度[3] | |||
以下面含有黑色吸光物体与金属反光物品的拍摄场景为例。
| 单次曝光，黑色部分曝光不足 | 单次曝光，浅色及反光部分过曝 | 采用 HDR 功能 2 次额外曝光，合成完整点云 |
|---|---|---|
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后处理参数
后处理参数主要用于对生成的点云进行去噪、平滑、下采样等后期处理，方便查看与应用。可设置的参数选项与连接的相机类型有关。
去噪功能包括置信度去噪、聚类去噪、边缘去噪。具体功能如下：
置信度去噪
通过调节置信度阈值，可根据置信度的点云滤波功能进行降噪。此功能主要针对条纹强度不足、多次反射造成条纹强度错误等情况。用户可先在置信度图显示窗口查看整个视野的置信度范围，然后选取合适的置信度阈值，低于该阈值的点将被滤除。操作示例如下：
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如下图所示金属件点云，圆孔处存在异常飞起噪点，推断应为反射造成的条纹强度错误。
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打开置信度图，找到反射异常点的大致位置，置信度为 0.300。以此作为判断依据，可以将置信度去噪阈值设置为 0.300 以上，如 0.310。通常，此类噪点对应置信度图中颜色较深的区域。
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重新进行 3D 拍摄，可见反射处噪点得到改善。
聚类去噪
聚类去噪功能可去除异常飞起的单个及连片点云噪点，具有距离阈值、有效点数两个参数。其原理为：根据点的密集程度将原始点云划分成若干个小区域（即聚类），如果某个小区域内点的个数较少，就将该区域都判定为噪点并去除。
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聚类去噪距离阈值：用于衡量点的密集程度，并将点云聚类。距离阈值越小，去噪效果越强，但如果设置得过小，会误删较多有效点。当距离阈值为 0 时，不执行聚类去噪。
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聚类去噪有效点数：用于判断聚类后的点云小区域是否为噪点。有效点数越大，去噪效果越强，但如果设置得太大，会误删较多有效点。
| 不使用聚类去噪 | 聚类去噪（距离阈值 0.258 mm，有效点数 100） |
|---|---|
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边缘去噪
边缘去噪功能仅双目模式下可用，其原理是去除无效点周边范围内的不可靠点云，从而减少点云中的噪点。边缘去噪数值越大，去噪强度越大，但可能会造成点云中的细节信息丢失。
| 不使用边缘去噪 | 边缘去噪等级为 2 |
|---|---|
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平滑等级
平滑等级用于调整点云的平滑度，分为 4 个级别：关、弱、中、强，默认为关。可通过观察点云厚度查看点云平滑变化。
| 平滑功能关闭 | 平滑等级为中 |
|---|---|
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下采样距离
对生成的点云进行下采样处理。下采样间距比原始点云间距小时，点云基本不变，下采样间距比原始点云间距大时，点云间距约等于平均下采样间距，下采样间距越大，点的数量越少。
| 不进行下采样处理 | 下采样间距 1 mm |
|---|---|
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计算法向量
通过勾选“是”并设置法向量计算半径，可计算点云的法向量。
点云的法向量可以近似地看作被拍摄物体表面垂线的集合。法向量计算半径影响法向量的精准度，如果设置得太小，则没有足够的点来计算局部模型，结果可能出现偏差；如果设置得太大，计算过程可能较长，结果会很平滑。
Z 向截断
在标定板坐标系或相机坐标系下，可按给定的 Z 向高度范围截断点云，可快速去除目标区域外的多余数据。
| 原始点云 | 使用 Z 向截断，快速去除飞起的噪点 |
|---|---|
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双边滤波
双边滤波功能适用于使用边缘特征的检测应用。若点云使用普通平滑功能后边缘变得不锐利甚至变形，可采用双边滤波改善点云质量。其原理是通过调整双边滤波卷积核大小、深度和空间高斯分布的数值对点云进行平滑，但仍可保留边缘等特征。
双边滤波仅适用于单目模式，且不支持 CUDA 版本。此功能含 3 个参数：双边滤波窗口大小、双边滤波深度分布、双边滤波空间分布。
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双边滤波窗口大小：决定参与卷积平滑计算的像素点范围。窗口越大，参与计算的像素点越多，结果越准确，但速度会变慢。
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双边滤波深度分布：决定加入平滑的点的深度范围。深度分布越大，参与平滑的点的深度差距越大。拍摄平面上的薄工件时，深度分布不宜设置过大，否则会将薄工件与平面上的点一起平滑，造成边缘特征模糊。
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双边滤波空间分布：通过调整合适的空间分布，可将不同距离窗口中心的点进行加权计算。空间分布越大，平滑结果越接近于窗口内所有点的均值；空间分布越小，平滑结果越接近于窗口中心像素点的数值。
| 原始点云 | 使用普通平滑功能 | 使用双边滤波 |
|---|---|---|
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相机功能
相机功能选项可根据拍摄要求自动化设置参数。对于已设置好的参数，可进行导入、导出操作，后续拍摄时可直接调用。可设置的参数选项与连接的相机类型有关。
设置 ROI
设置 ROI 功能仅适用于单目模式。在获取被测物点云时，可将原视野裁剪，得到一个自定义的视野，未被保留的部分不再有数据，所选取的视野区域被称为 ROI（Region of Interest，感兴趣区域）。通过设置 ROI 可减少数据量、降低数据处理时间，从而提高检测效率。操作步骤如下：
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点击按钮，执行设置 ROI。
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通过弹框选取 ROI 区域，点击【确定】。
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重新拍摄，即可得到切割后区域的点云、2D 图、深度图、置信度图。
自动白平衡
自动白平衡功能根据选定的感兴趣区域，与 18% 中性灰进行对比，确定照片的基础色温，实现色彩平衡。此功能只适用于彩色相机。当彩色相机拍摄的 2D 图像颜色失真，可使用自动白平衡功能。
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点击按钮，执行自动白平衡。
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通过弹框选取 ROI（感兴趣区域）。
点击【确认】即可得到自动白平衡后的 2D 图像。
HDR 自动调参
HDR 自动调参功能可根据用户选定的 ROI 区域自动设置 HDR 参数，系统会对选中的区域进行 HDR 自动调参，并将生成的拍摄参数写入相机，以便下次拍摄使用。该功能可自动设置的 HDR 参数包括：额外曝光次数，每次 3D 曝光的曝光时间、增益、扫描次数、投影亮度。操作步骤如下：
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点击【执行】按钮，执行 HDR 自动调参。
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通过弹框选取 ROI（感兴趣区域），点击【确认】。
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软件自动调参并拍摄 3D 点云。在 HDR 参数栏可查看相关参数更新。
聚类去噪自动调参
聚类去噪功能可去除异常飞起的单个及连片点云噪点，也具备自动调参选项。点击【执行】按钮，系统可自动调节距离阈值与有效点数，并将调好的参数写入相机。
| 异常飞起的点云噪点 | 聚类去噪自动调参（距离阈值 0.237 mm，有效点数 40） |
|---|---|
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导出参数
实际拍摄场景中，有时需要为工程设置一套固定的参数组。调参后，可通过保存参数功能，将相机参数导出为.json 格式的配置文件。
载入参数
需要调用已保存的参数组时，可通过载入参数功能，将配置文件的参数加载到拍摄界面中。
注意
导入参数前，需检查配置文件中的参数是否适用于当前连接的相机，否则可能出现异常。建议在同型号的相机之间导出/载入参数，并确保拍摄环境类似。
常见载入参数异常情况如下：
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配置文件格式错误。目前仅支持导入.json 格式。
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相机模式不匹配。双目相机模式可选左相机/右相机/双相机，但单目相机不可选择相机模式。两类相机的配置参数不能通用。
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拍摄模式不支持。P/I/X 系列相机分为标准/快速模式，G 系列激光相机分为抗干扰/高精度模式。两类相机的配置参数不能通用。
设备标定参数
显示相机标定参数，含外参矩阵、内参矩阵、畸变系数。相机标定参数如果与出厂时不一致，会影响拍摄结果。
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相机外参：在世界坐标系中的参数，比如相机的位置、旋转方向等。分为旋转矩阵和平移矩阵，旋转矩阵和平移矩阵共同描述了如何把点从世界坐标系转换到摄像机坐标系。
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相机内参：与相机自身特性相关的参数，比如相机的焦距、像素大小。
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畸变参数：指在拍摄过程中，由于光学系统形变、反射凹面和其他因素，而在图像处理中产生的影像失真现象。它是一个可以用来描述影像失真的数字参数，常使用半径反比 Rd 和矢径分布系数 K1。
检测标定板中心
若被拍摄物中含标定标记物，可通过此功能进行检测。完成拍摄后，点击“检测标定板中心”后的【执行】，若检测成功，将弹出标记位置识别弹框。检测出的标记物中心在 2D 图中用黄绿色十字高亮标出，通过下方数据可查看并复制标记物中心的 3D 点位与 2D 像素信息。
坐标系设置
坐标系设置包括标定板坐标系、用户坐标系、左/右相机坐标系设置。
需要变动点云相对坐标轴的位置与方向时，可通过坐标系设置功能修改数据的基准坐标系。修改后，点云形态、内部点的相对位置均不会发生改变。
| 标定板坐标系 | 相机坐标系 |
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用户坐标系
使用前，需确保点云显示区“用户坐标系显示”选项开启。同时可开启“坐标系显示”选项，以查看用户坐标系相对原坐标系的变换幅度是否符合要求。
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在“坐标系选择”中，选择需要变换到的坐标系类型（相机坐标系/标定板坐标系/用户坐标系，双目相机还可选择左相机坐标系/右相机坐标系），在“用户坐标系基于”中，选择变换之前的原始坐标系。
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输入坐标系的 X, Y, Z 偏移值 (DX, DY, DZ) 与旋转值 (RZ, RY, RZ)，也可用鼠标拖动滑块修改数值。为辅助显示，修改后坐标系的坐标轴比原坐标轴线型粗短一些。
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修改完成后，系统会根据转换矩阵自动计算转换后的坐标系。执行 3D 拍摄，点云显示区将显示用户坐标系下的点云位置与方向。
快速设置坐标系参数
某些应用场景中，需要以被拍摄样品的表面作为基准面构建用户坐标系。当手动修改参数较难精确调整时，可在点云中依次选择 3 点，逐次确定坐标原点、X 轴正方向、Y 轴所在平面，由此选定原点与坐标轴位置，从而快速确定用户坐标系。
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单击【执行】按钮，点云显示区提示选点。
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在点云中依次选取坐标原点、X 轴方向点、Y 轴方向点，左下角显示各点坐标。
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选点完成后，点云显示区显示设置生效后的用户坐标系，参数设置区更新用户坐标系参数。
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执行 3D 拍摄，点云显示区将更新至用户坐标系下的点云位置与方向。
