¿Cuál es la matemática detrás de la triangulación láser?

Wikipedia dice esto:

Los escáneres láser 3D basados ​​en triangulación también son escáneres activos que utilizan luz láser para sondear el entorno. Con respecto al escáner láser 3D de tiempo de vuelo, el láser de triangulación proyecta un láser sobre el sujeto y explota una cámara para buscar la ubicación del punto láser. Dependiendo de qué tan lejos alcance el láser una superficie, el punto láser aparece en diferentes lugares en el campo de visión de la cámara. Esta técnica se llama triangulación porque el punto láser, la cámara y el emisor láser forman un triángulo. Se conoce la longitud de un lado del triángulo, la distancia entre la cámara y el emisor láser. También se conoce el ángulo de la esquina del emisor láser. El ángulo de la esquina de la cámara se puede determinar observando la ubicación del punto láser en el campo de visión de la cámara. Estas tres piezas de información determinan completamente la forma y el tamaño del triángulo y dan la ubicación de la esquina del punto láser del triángulo.

Las matemáticas son realmente bastante simples.


Mirando este diagrama, es bastante claro que al medir dónde el reflejo del punto láser golpea el sensor, podemos medir el ángulo por el cual el reflejo del láser pasa a través del centro de la lente. A medida que se conoce el ángulo formado entre el rayo de luz que emerge del emisor y un rayo (matemático) desde la apertura del emisor hasta el centro de la lente, también se conoce la distancia desde la apertura hasta el centro de la lente (estos componentes son en posiciones fijas), este ángulo medido nos da la tercera información necesaria para resolver el triángulo formado por estos dos puntos y el punto donde el láser se refleja desde el objeto que se está midiendo.

En la escuela secundaria, llaman a este bit de información que tenemos ASA para “ángulo-ángulo-lateral”. La forma habitual de usar esta información para extraer los lados restantes del triángulo es usar la ley de los senos. Primero, encontramos el ángulo de reflexión del objeto restando los dos ángulos conocidos de 180 °. Luego usamos el hecho de que para dos lados de un triángulo a y b , y los ángulos opuestos a ellos, A y B respectivamente, se cumple lo siguiente:

[matemáticas] \ frac {\ sin A} {a} = \ frac {\ sin B} {b} [/ matemáticas]


Podemos establecer A aquí al ángulo de reflexión y a la distancia conocida entre la lente y el emisor. También ajustamos B al ángulo formado en la lente entre la luz reflejada y el rayo imaginado desde el emisor a la lente (que es el ángulo que usamos para medir el sensor). Luego, resolvemos para b , que es la distancia desde el emisor hasta el punto donde el láser golpeó el objeto.