基于空间编码结构光的稠密三维重建算法研究.docx

简介：
本文档探讨了一种利用空间编码结构光技术进行高精度、密集型三维物体重建的新算法。通过创新的空间编码方法，提高了数据采集效率和模型表面细节的精确度，在三维视觉领域具有重要应用价值。 三维重建技术是计算机视觉领域的重要组成部分，在工业、医疗和汽车等行业中有广泛应用。结构光技术作为一种非接触式、高精度且成本效益高的方法，已经成为研究热点之一。空间编码的结构光技术尤其适合处理动态场景及快速移动的目标。 传统的结构光编码分为时间编码与空间编码两大类。其中，时间编码通过连续投影多个模式来获取三维信息，虽然准确度较高但不适合实时处理动态场景；相比之下，空间编码只需拍摄单幅图像便能完成重建工作，并且适用于动态环境。然而，在光照、纹理等因素影响下，解码准确性下降并且点云数据较为稀疏。 为解决上述问题，研究人员提出了多种解决方案：文献[2]采用颜色聚类识别特征点以提高精度；文献[3]利用主成分分析和K-means聚类提升色彩识别效果。此外，还有若干方法通过减少对颜色信息的依赖来改善重建质量（如文献[4-6]）。尽管这些方案在理想条件下表现出较高的准确性，在环境干扰或复杂物体表面结构的情况下，其精度会有所下降。 针对空间编码结构光技术存在的问题，本段落提出了一种创新性的稠密三维重建方法。首先设计出一种结合红色正弦光栅条纹与蓝色伪随机点的双色空间编码模式，并且无需识别条纹颜色及相机-投影系统之间的色彩校准。其次采用两步定位法检测中心位置并使用ZNCC准则进行左右图像匹配，从而降低对遮挡和纹理异常点的敏感性；然后通过傅里叶变换获取相位信息，并应用相位匹配算法实现密集匹配；最后根据三角测量原理计算出对应点的三维坐标完成稠密重建。该方法的关键在于新型结构光模式的设计：其条纹识别独立且编码颜色可变，适应不同色彩物体表面特征。 这种方法克服了传统技术在动态场景及复杂物体上的局限性，并提供了一种高效可靠的解决方案用于稠密三维重建任务。