低成本微型结构光动态三维重建系统研究

摘要

基于激光散斑投射的结构光技术只需单张图像即可实现三维重建,是重要的动态测量手段之一.然而,散斑结构光技术在实际中的测量精度较低,无法满足精确测量需求.该研究开发了一套低成本微型结构光系统,提出一种高精度的双目摄像机标定优化方法以及基于两步旋转的立体图像校正方法,提高了系统参数的标定和测量精度.其中,测量系统由一个微型的光学发射器和两个摄像头组成.通过将带有伪随机斑点的单张图案投影到目标对象的表面上,并通过双目相机成像,最终利用特征匹配和三角原理恢复目标的深度和轮廓信息.经测试,所提出的微型结构光系统在使用优化的标定和校正参数的条件下,对圆球、圆柱等标准体的测量精度相比传统标定方法显著提升.其中,球体重建误差为1.05 mm,精度提升52.38％;圆柱重建误差为1.61 mm,精度提高了63.98％.