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结构光先驱PrimeSense（苹果收购）方案分析
以色列公司PrimeSense创立于2005年，于2006年研发出3D传感器，在当年的 E3 大展上与微软建立了联系，在2009年E3大展时，微软发布了内置PrimeSense 3D传感器的Kinect一代。2010年年底，PrimeSense 与华硕合作开发了Xtion Pro，和Kinect采用了同样的3D传感器。2012年，PrimeSense推出了当时世界上体积最小的3D传感器Capri。由于Primesense在2013年被苹果收购，不再对外输出技术，因此微软在2014年的Kinect 2.0上开始使用自己的3D传感器。
Primesense的核心技术为Light Coding光编码技术，属于结构光技术的一种，是目前最具代表性的结构光技术。
结构光技术就是用光源照明给需要测量的空间编上码，将一维或二维的特定图像投影至被测物体上，根据图像的形变情形，判断被测物体的表面形状和深度信息。与普通结构光方案（如英特尔Realsense结构光方案）不同的是，Light Coding的光源称为“激光散斑”，是激光照射到DOE衍射光栅后形成的衍射斑点，只要在空间中打上这样的结构光散斑，整个空间就被做了标记，把一个物体放进这个空间，只要分析物体上面的散斑图案，就可以知道这个物体的位置信息，从而可以非常快的进行景深信息的采集和捕捉。
Primesense的Light Coding 就是以红外线发出激光，透过镜头前的DOE（衍射光栅）形成激光光斑，随后均匀分布投射在测量空间中，再透过红外线摄像头记录空间中的每个散斑，获取原始资料后，再透过芯片计算成具有3D深度的图像。
因此，拆解微软Kinect1代产品，我们可以看到，其主要的零部件包括：红外光发射器、红外CIS传感器、可见光传感器、核心数据处理芯片（PS1080）。
Primesense结构光方案的工作流程是：红外激光器发射近红外光，经过DOE等光学器件的编码形成激光散斑，随后投射到空间物体上；激光光斑投射到物体上之后会发生位移变化，红外CIS采集变形之后的光斑信息，将信息传送至PS1080芯片，经过芯片内算法的计算可以得到物体的Z轴深度信息；可见光CIS采集物体的XY轴平面图像信息，同样传送至PS1080芯片，平面信息与深度信息综合处理便可以得到空间内物体的三维信息。
在芯片方面采用的是Primesense自制的PS1080系统级SOC芯片，可以提供640*480分辨率图像，x/y平面分辨率3mm（2m距离情况下），深度精度为1cm。PS1080芯片拥有超强的并行计算逻辑能力，可控制近红外光源，进行图像编码并主动投射近红外光谱。同时，通过一个标准的红外CMOS图像传感器接收投影的Light Coding 红外光谱并且将编码后的反射斑点图像传输给PS1080，PS1080对此进行处理并生成深度图像。
通过拆解结构光先驱Primesense的产品结构，可以看到整个结构光产品方案主要由四部分组成：TX发射部分（IR Projector，主要为红外光发射器IR LD）、RX接收部分（IR Camere，主要为红外光图像传感器IR CIS）、RGB可见光图像传感器（Vis CIS）、专用数据处理芯片（Processor Chip）。
3D视觉结构光方案的产品结构，我们也可以在英特尔Realsense近距离结构光方案中得到证实。英特尔Realsense近距离3D视觉方案主要基于结构光原理，由一个红外发射器、一个红外传感器、一个可见光色彩传感器和一颗实感图像处理芯片组成。红外发射器发射近红外光到物体表面，红外传感器与色彩传感器分别采集物体的深度图像和平面图像，最终经过实感芯片的处理得到三维位置信息。
因此，我们可以总结出，典型结构光3D视觉系统的工作原理为：
首先红外激光发射器（IR LD）发射出近红外光（IR Light）特定图案（如激光散斑等），经过物体（如人手或人脸等）的反射之后，形变之后的图案被红外图像传感器（IR CIS）所接收，经过算法计算出人手/人脸所处的位置（Z轴）；同时，可见光图像传感器采集二维平面（X与Y轴）的人手/人脸信息（Vis Light）；两颗图像传感器的信息汇总至专用的图像处理芯片，从而得到三维数据，实现空间定位。
TX红外光发射部分是整个3D视觉重要的组件之一，提供最核心的近红外光源，其发射图像的质量对整个识别效果至关重要。
采用结构光方案的3D视觉相比于TOF方案要复杂得多，主要是结构光方案需要采用pattern图像（如激光散斑等）进行空间标识，因此需要定制的DOE（衍射光栅）和WLO（晶圆级光学透镜，包括扩束元件、准直元件、投射透镜等）。
整个TX发射部分的工作原理如下：1）首先激光发射器VCSEL发射出特定波长的近红外光（一般为880nm/910nm/940nm），光束准直性好、光束横截面积窄的高斯光束。2）先经过光束整形器Beam Shaper形成横截面积较大的、均匀的准直光束。Beam Shaper主要包括扩束元件（Beam Homogenizer）和准直元件（Collection Lens），扩束元件的作用在于将激光扩大横截面积，从而使激光束的横截面积可以覆盖后面的衍射元件，准直元件的作用是将扩束之后的激光重新调成平行光。3）穿过Beam Shaper的激光随后经过DOE衍射光学元件形成特定的光学图案pattern。4）经过DOE形成的光学图案再经过最后的投射透镜（Projection Lens），便可以从TX发射部分发射出去。
