三維掃描儀(3D scanner) 是一種科學(xué)儀器，用來探測并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體的三維形狀。在工業(yè)設(shè)計(jì)、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)航、醫(yī)療檢查、刑事鑒定、文物保護(hù)、電影制片、游戲創(chuàng)作等眾多領(lǐng)域中都有應(yīng)用。雙目三維掃描系統(tǒng)中關(guān)鍵是如何解決對應(yīng)問題，即如何確定左右兩幅圖像中的兩個(gè)像點(diǎn)是物體表面同一物點(diǎn)所成。以往基于矩形窗口的相關(guān)技術(shù)可以部分解決該問題，但是存在算法復(fù)雜度高、花費(fèi)時(shí)間較多、誤匹配率高等缺點(diǎn)。

　　2014年9月出版的Applied Optics 雜志，在封面報(bào)道了中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所信息光電實(shí)驗(yàn)室劉昆、周常河、王少卿等人提出的一種基于結(jié)構(gòu)光投影的雙目三維匹配方法[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)]。該方法的特點(diǎn)在于：首先向目標(biāo)物體投射多幅時(shí)序二元結(jié)構(gòu)圖案，兩個(gè)相機(jī)同步采集待測物體的圖像，形態(tài)學(xué)分析判斷出條紋圖案之間的對應(yīng)關(guān)系，從而將立體匹配時(shí)找尋同源點(diǎn)的搜索范圍縮短到與條紋寬度相仿的寬度，從而避免大量不必要的運(yùn)算最終實(shí)現(xiàn)快速三維匹配。該研究實(shí)現(xiàn)了一種小型三維掃描儀，具有測量精度高（實(shí)測精度優(yōu)于0.3mm）、成本低、測試速度快、采集到點(diǎn)云數(shù)目多、測量效率高、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。

　　該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家文物局基金的支持。

圖1. 該期Applied Optics 封面

圖2. 雙目三維掃描系統(tǒng)示意圖

圖3. 立體圖像的疊加 

圖4. 三維重建結(jié)果