2D 与 3D 视觉怎么选
2D 与 3D 的分界不在"哪个更先进"，而在要测的量是不是在平面内：轮廓、位置、面积、外观 → 2D；高度、平面度、体积、曲面、姿态 → 3D。测错的量，再贵的相机也补不回来。
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| 2D 视觉 | 3D 视觉 | |
|---|---|---|
| 输入 | 一张（或几张）二维图像 | 点云 / 深度图（每个像素带高度） |
| 能测 | 平面内的尺寸、位置、角度、面积、外观缺陷、字符 | 高度、台阶、平面度、体积、曲面轮廓、空间位置与姿态 |
| 测不了 | 高度（单目无法直接获得） | 表面颜色与印刷质量（需另有纹理信息） |
| 标定 | 像素↔毫米的映射（可能含畸变、透视校正） | 相机内参 + 结构光/立体/飞行时间的外参与坐标变换 |
| 验收依据 | 与图纸公差的比对 | 与三坐标等接触式测量的比对 |
最关键的一行是"测不了"那两格。 很多项目在选型阶段就错了，错在拿 2D 去测高度、 或者拿 3D 去测印刷字符——两处的问题都出在原理上不带这个信息，而不在精度。
3. 什么时候 2D 就够（而且更合适）
- 被测特征完全在一个平面内（印刷、标签、平面零件的外轮廓与孔位）
- 需要颜色或纹理判据（色差、脏污、字符、划痕的深浅）
- 节拍要求高、工位空间小
- 需要低成本、多工位部署
一句反常识的判断：平面内的尺寸测量，用 3D 是浪费。 3D 的精度优势主要体现在"离面"的量上； 回到平面内，2D 配上好的标定与打光，往往更稳、更快、更便宜。
4. 什么时候必须 3D
- 测高度、台阶、凹陷（划痕深度、焊点高度、装配到位与否）
- 测平面度、共面度（多块拼装件是否在同一面）
- 测体积或截面积（胶量、焊料量）
- 测曲面与自由形状（铸件、冲压件的三维偏差）
- 需要空间姿态（机器人抓取的位置与朝向）
这些量在单张图像里根本不存在：图像是投影，投影会丢掉离面信息。
5. 3D 的五种原理，各自怕什么
| 原理 | 怎么得到高度 | 主要怕 |
|---|---|---|
| 激光三角（线扫） | 激光线在表面上的形变 | 镜面反射、深色吸光、陡峭斜面 |
| 结构光（条纹投影） | 条纹在表面上的相位偏移 | 强环境光、高反光、透明件 |
| 双目立体 | 两个视角的视差 | 弱纹理表面（白墙、磨砂金属） |
| 飞行时间（ToF） | 光往返时间 | 多路径反射、近距离小物体 |
| 共聚焦/白光干涉 | 焦点或干涉条纹 | 量程小、速度慢，但精度高 |
选原理就是选"你的工件会骗哪种测量"： 镜面件别用三角与结构光；透明件几乎都要专门处理；弱纹理件别用纯双目。
6. 验收：3D 测量要跟谁比
3D 测量的可信度不能靠"看起来对"，要靠与已知基准比对。国际上有成套的验收思路：
- VDI/VDE 2634（光学三维测量系统的验收与复检）：分别针对点状、面状（条纹/结构光）、多视角系统给出验收方法
- ISO 10360-2（坐标测量机的验收与复检，尺寸测量用）：接触式三坐标的经典依据，常被用作 3D 视觉的比对基准
- ISO 14253-1（产品几何技术规范 GPS：测量设备与被测件的判定规则）：它解决的是"测量不确定度存在时，合格/不合格怎么判"
第三条最容易被忽略：任何测量都有不确定度，判定规则要事先约定， 否则同一个零件，供方说合格、需方说不合格，谁也说服不了谁。
7. 按要测的量直接查表
| 要测的量 | 建议 | 备注 |
|---|---|---|
| 平面轮廓、孔位、字符、条码 | 2D | 标定与打光是关键 |
| 色差、脏污、印刷缺陷 | 2D | 需要颜色信息，3D 点云通常不带色 |
| 高度、台阶、凹陷深度 | 3D | 单目 2D 原理上无法获得 |
| 平面度、共面度 | 3D | 需要多点的高度 |
| 体积、胶量、焊料量 | 3D | 需与密度或工艺参数结合 |
| 曲面偏差、自由形状 | 3D | 通常需与 CAD 模型比对 |
| 机器人抓取姿态 | 3D | 平面内姿态可 2D 解决，离面姿态必须 3D |
| 高速在线、工位极小 | 2D 优先 | 3D 的成像与计算开销通常更大，先测再定 |
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8. 三个常见误区
误区一：3D 比 2D 更准。 不对。它们准在不同的量上。平面内的尺寸，2D 常常更准也更稳； 判据是"要测的量在不在平面内"，不是"技术代次"。
误区二：3D 点云可以当 2D 用。 可以，但要清楚代价：分辨率、速度、成本都更差。若只是要看外观， 用 2D 再做一次，比从点云反投影更省事。
误区三：标定一次就永久有效。 2D 的标定会因镜头位移、工装更换而失效；3D 的外参更敏感（震动、温度）。 标定要写进运维流程，而不是只写进验收报告。
9. 常见问题（FAQ）
只有一张图，能不能测高度？
单目图像本身不带深度。要测高度，需要引入额外信息：结构光、双目、或者已知尺寸的参照物 + 特定几何假设。 "用参照物估高度"在受控条件下可行，但精度与稳定性不可与真正的 3D 相比，也不该用来做公差判定。
3D 相机能不能测颜色？
多数 3D 方案输出的是几何量，颜色需要额外的 2D 相机（有些设备同时输出纹理图）。 要判色差，就别指望点云。
镜面反光件怎么办？
换原理（避开三角与结构光），或做表面处理/调整角度/加偏振。 这是成像问题，不是算法问题 —— 先解决"看得清"，再谈"测得多准"。
怎么判断供应商给的 3D 精度是不是可信？
要三样东西：与什么基准比（三坐标？标准球？量块？）、在什么位置与姿态下测（视场中心还是边缘）、 重复测多少次。只给一个数字、不说条件的，无法验证。
2D 和 3D 能不能一起用？
可以，而且常见：2D 定位与外观 + 3D 测高与共面。前提是两者的坐标系要先统一， 否则两个结果永远对不上。
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