上海光机所提出基于结构光投影的快速三维重建方法

　　三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来探测并分析现实世界中物体的三维形状。在工业设计、逆向工程、机器人导航、医疗检查、刑事鉴定、文物保护、电影制片、游戏创作等众多领域中都有应用。双目三维扫描系统中关键是如何解决对应问题，即如何确定左右两幅图像中的两个像点是物体表面同一物点所成。以往基于矩形窗口的相关技术可以部分解决该问题，但是存在算法复杂度高、花费时间较多、误匹配率高等缺点。

　　2014年9月出版的Applied Optics 杂志，在封面报道了中国科学院上海光学精密机械研究所信息光电实验室刘昆、周常河、王少卿等人提出的一种基于结构光投影的双目三维匹配方法[Kun Liu, Changhe Zhou, Shengbin Wei, Shaoqing Wang, Xin Fan, Jianyong Ma, Optimized stereo matching in binocular 3D measurement system using structured light, Appl. Opt. 53, 6083-6090 (2014)]。该方法的特点在于：首先向目标物体投射多幅时序二元结构图案，两个相机同步采集待测物体的图像，形态学分析判断出条纹图案之间的对应关系，从而将立体匹配时找寻同源点的搜索范围缩短到与条纹宽度相仿的宽度，从而避免大量不必要的运算最终实现快速三维匹配。该研究实现了一种小型三维扫描仪，具有测量精度高（实测精度优于0.3mm）、成本低、测试速度快、采集到点云数目多、测量效率高、信噪比高等优点。

图1 双目三维扫描系统示意图

图2 立体图像的叠加

图3. 三维重建结果