结构光三维重建（二）线结构光三维重建

前言

在近景三维重建领域，结构光技术可以说是应用最广泛的，尤其在工业领域。该技术目前具有高精度和无视弱纹理等优点，但复杂的室外环境还是会对该技术造成一定程度的干扰。目前用的比较多的结构光分别两大类：线结构光以及条纹结构光。接下来我来简单介绍一下线结构光三维重建。

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1 原理

线结构光三维重建测量系统，是基于三角测量的原理进行三维重建。整个成像系统示意图如下图所示，我们可以看到主要分为两个子系统，即激光发射器构成的激光系统和相机构成的成像系统。首先我们假定所有点的关系基于相机坐标系，成像系统基于相机标定模型，相机标定完成后得到相机内参，基于相机内参可以得到目标物体点P在成像面P’点的位置坐标(Xc,Yc,Zc)。当P’点的位置坐标已知后，Oc坐标为(0,0,0)，因为空间直线OcP’直线方程可以得到。空间直线方程得到后，联立激光发射器投射的光平面方程，直线与平面的交点P(Xw,Yw,Zw)即可通过求解得到，但这一步得到的坐标为相机坐标系下的坐标，将该点坐标乘以相机标定过程中得到的相机外参即可得到该点世界坐标。

2 步骤

结构光三维重建通常分为三步：1）相机标定，标定出相机的内外参数；2）结构光条纹中心的提取即激光线的提取；3）结构光标定即光平面的标定；即将世界坐标系下的三维点转换为相机坐标系下的三维点，通过多个相机下的三维坐标点拟合出光平面，然后拟合的光平面可以用来完成三维重建。