尹桃梅 喬鬧生

摘 要：本文對(duì)光學(xué)三維測(cè)量中的測(cè)量步驟及其三維重建進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并給出了測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先討論了儀器校準(zhǔn)及相機(jī)標(biāo)定兩個(gè)基本測(cè)量步驟，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了三維重建實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了基本原理分析的正確性。

關(guān)鍵詞：儀器校準(zhǔn) 相機(jī)標(biāo)定 三維重建

中圖分類號(hào)：O493 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）08（b）-0073-02

光學(xué)三維測(cè)量是運(yùn)用光學(xué)方法獲取物體三維信息的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、醫(yī)學(xué)、圖像處理、光電子學(xué)等領(lǐng)域[1-5]。國(guó)內(nèi)外很多專家對(duì)其進(jìn)行了研究，取得了豐富的研究成果[1-5]。

本文為了更好地進(jìn)行物體的三維重建，對(duì)光學(xué)三維測(cè)量中的測(cè)量步驟進(jìn)行了分析，并且給出了相關(guān)步驟的調(diào)試結(jié)果，然后在此基礎(chǔ)上利用雙攝像機(jī)獲取投影儀投影光柵的變形條紋并對(duì)其運(yùn)用圖像重建軟件進(jìn)行一系列優(yōu)化處理，從而實(shí)現(xiàn)物體的三維重建。

1 測(cè)量步驟

1.1 儀器校準(zhǔn)

（1）連接設(shè)備后，先調(diào)整好投影儀水平角度和垂直角度，再調(diào)試投影儀測(cè)量距離來(lái)調(diào)整掃描范圍，使光線正好投射到標(biāo)定板上，且標(biāo)定板上的所有圓點(diǎn)都在投影范圍內(nèi)。

（2）調(diào)整投影儀鏡頭的焦距和相機(jī)鏡頭的焦距。調(diào)整投影儀鏡頭：?jiǎn)?dòng)掃描儀，打開軟件界面，把被測(cè)物放到投影平面上，調(diào)整投影儀使物體上的字跡清晰。

調(diào)整相機(jī)鏡頭焦距：?jiǎn)?dòng)軟件中左右相機(jī)，調(diào)整鏡頭焦距使物體清晰，用相機(jī)拍攝投影儀投影到屏幕上的圖像。圖1所示兩幅圖像分別是焦距未調(diào)整好及調(diào)整好的圖像。

（3）調(diào)整相機(jī)的位置和夾角。松開相機(jī)的固定螺絲即可調(diào)整相機(jī)夾角，使兩相機(jī)光心與投影儀光心距離分別相等。調(diào)整左右相機(jī)使相機(jī)的十字線和投影儀的十字亮線重合。圖2為十字線重合樣式。

（4）調(diào)整兩相機(jī)光圈。調(diào)整左右相機(jī)的亮度和增益，當(dāng)用白光投影時(shí)，物體清晰可見；當(dāng)用正弦光柵投影時(shí)，使條紋不會(huì)過(guò)曝。結(jié)束調(diào)整后，為保證參數(shù)穩(wěn)定，相機(jī)鏡頭和投影儀的鏡頭不再進(jìn)行調(diào)整。

1.2 相機(jī)標(biāo)定

將標(biāo)定板置于投影面上，調(diào)整相機(jī)增益值，提高標(biāo)定板上標(biāo)志點(diǎn)的對(duì)比度，通過(guò)左右相機(jī)觀察標(biāo)志點(diǎn)。在保證標(biāo)定板上的所有圓點(diǎn)在視場(chǎng)內(nèi)基礎(chǔ)上，用左右相機(jī)從6個(gè)不同角度采集標(biāo)志點(diǎn)圖像。將采集的圖像與標(biāo)定軟件放置在同一文件夾下，打開標(biāo)定軟件，點(diǎn)擊輸入圖像，分別選擇左右兩相機(jī)圖片，提取左右兩相機(jī)圓心，將標(biāo)定的結(jié)果保存。圖3所示是左相機(jī)采集的其中兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)圖像。

2 三維重建實(shí)驗(yàn)

取下標(biāo)定板，使投影儀投影光柵，用相機(jī)獲取屏幕上的光柵條紋圖像如圖4（a）所示。運(yùn)用圖像重建軟件對(duì)獲取的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像拼接、封裝、手動(dòng)注冊(cè)、圖像去噪等一系列優(yōu)化處理，得到的重建結(jié)果圖如圖4（b）所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于雙攝像機(jī)簡(jiǎn)單分析了光學(xué)三維測(cè)量中的測(cè)量步驟，對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行了校準(zhǔn)，對(duì)相機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定，最后應(yīng)用圖像拼接、封裝、手動(dòng)注冊(cè)、圖像去噪等方法重建了物體的三維信息。

參考文獻(xiàn)

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