光學測量中的測量步驟及其三維重建

尹桃梅 喬鬧生

摘 要：本文對光學三維測量中的測量步驟及其三維重建進行了簡單的分析，并給出了測量實驗結果。首先討論了儀器校準及相機標定兩個基本測量步驟，然后在此基礎上進行了三維重建實驗，實驗結果證明了基本原理分析的正確性。

關鍵詞：儀器校準 相機標定 三維重建

中圖分類號：O493 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0073-02

光學三維測量是運用光學方法獲取物體三維信息的技術，廣泛應用于機械、醫學、圖像處理、光電子學等領域[1-5]。國內外很多專家對其進行了研究，取得了豐富的研究成果[1-5]。

本文為了更好地進行物體的三維重建，對光學三維測量中的測量步驟進行了分析，并且給出了相關步驟的調試結果，然后在此基礎上利用雙攝像機獲取投影儀投影光柵的變形條紋并對其運用圖像重建軟件進行一系列優化處理，從而實現物體的三維重建。

1 測量步驟

1.1 儀器校準

（1）連接設備后，先調整好投影儀水平角度和垂直角度，再調試投影儀測量距離來調整掃描范圍，使光線正好投射到標定板上，且標定板上的所有圓點都在投影范圍內。

（2）調整投影儀鏡頭的焦距和相機鏡頭的焦距。調整投影儀鏡頭：啟動掃描儀，打開軟件界面，把被測物放到投影平面上，調整投影儀使物體上的字跡清晰。

調整相機鏡頭焦距：啟動軟件中左右相機，調整鏡頭焦距使物體清晰，用相機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整好及調整好的圖像。

（3）調整相機的位置和夾角。松開相機的固定螺絲即可調整相機夾角，使兩相機光心與投影儀光心距離分別相等。調整左右相機使相機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）調整兩相機光圈。調整左右相機的亮度和增益，當用白光投影時，物體清晰可見；當用正弦光柵投影時，使條紋不會過曝。結束調整后，為保證參數穩定，相機鏡頭和投影儀的鏡頭不再進行調整。

1.2 相機標定

將標定板置于投影面上，調整相機增益值，提高標定板上標志點的對比度，通過左右相機觀察標志點。在保證標定板上的所有圓點在視場內基礎上，用左右相機從6個不同角度采集標志點圖像。將采集的圖像與標定軟件放置在同一文件夾下，打開標定軟件，點擊輸入圖像，分別選擇左右兩相機圖片，提取左右兩相機圓心，將標定的結果保存。圖3所示是左相機采集的其中兩個標志點圖像。

2 三維重建實驗

取下標定板，使投影儀投影光柵，用相機獲取屏幕上的光柵條紋圖像如圖4（a）所示。運用圖像重建軟件對獲取的三維數據進行圖像拼接、封裝、手動注冊、圖像去噪等一系列優化處理，得到的重建結果圖如圖4（b）所示。

3 結語

本文基于雙攝像機簡單分析了光學三維測量中的測量步驟，對測量儀器進行了校準，對相機進行了標定，最后應用圖像拼接、封裝、手動注冊、圖像去噪等方法重建了物體的三維信息。

參考文獻

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