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基于双目摆线结构光的三维重建技术OA

Research on Three-Dimensional Reconstruction Technology Based on Binocular Scanning Line Structured Light

中文摘要英文摘要

针对单目线结构光系统测量范围有限且通常需要移动平台的问题,提出了一种基于双目摆线结构光的三维重建方法.系统通过步进电机驱动线激光器进行旋转扫描,形成多角度光平面序列,并结合双目立体视觉成像模型与极线几何约束,在相机与工件均保持静止的条件下直接获取空间点深度信息,实现三维重建.建立了单目与双目成像模型及极线约束下的视差模型,采用灰度重心法进行激光条纹中心提取,实现亚像素级特征定位.通过相机标定实验获得高精度内外参数,平均重投影误差为0.05像素.采用陶瓷标准球对系统测量精度进行验证,球直径测量误差控制在±0.31 mm以内,球心距测量的平均绝对误差约为0.10 mm.在鼠标和角接焊板等典型目标的三维重建实验中,获得了连续、完整的点云结果,验证了该方法在复杂曲面及工业焊缝检测场景下的有效性与稳定性,具有一定的工程应用价值.

To address the limitations of monocular line structured light systems,which have restricted measurement ranges and typically require moving platforms,a three-dimensional reconstruction method based on binocular scanning line structured light is proposed.The system employs a stepper motor to drive a line laser for rotational scanning,generating a multi-angle light plane sequence.By integrating a binocular stereo vision imaging model with epipolar geometry constraints,the method directly acquires spatial depth information with both cameras and the workpiece remaining stationary,thereby achieving three-dimensional reconstruction.Monocular and binocular imaging models along with a disparity model under epipolar constraints are established.The gray centroid method is utilized for laser stripe center extraction,enabling sub-pixel level feature localization.High-precision intrinsic and extrinsic parameters are obtained through camera calibration experiments,with an average reprojection error of 0.05 pixels.The system's measurement accuracy is validated using ceramic standard spheres,with sphere diameter measurement errors controlled within±0.31 mm and an average absolute error of approximately 0.10 mm for sphere center distance measurements.In three-dimensional reconstruction experiments on typical targets such as a computer mouse and fillet welding plates,continuous and complete point cloud results are obtained,demonstrating the effectiveness and stability of the proposed method for complex curved surfaces and industrial weld inspection scenarios,thus presenting practical engineering application value.

高兴宇;董柏村;李伟明;熊熙;王明杰;朱贺;姚承雨

广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006广西民族大学 广西壮族自治区智能视觉协作机器人工程研究中心,广西 南宁 530006||广西民族大学 广西智语人形机器人重点实验室,广西 南宁 530006

信息技术与安全科学

立体视觉线结构光标定三维重建

Stereo visionLine structured lightCalibrationThree-dimensional reconstruction

《广西民族大学学报(自然科学版)》 2026 (1)

66-75,10

广西自然科学基金青年科学基金项目(2024JJB160101)广西"协同"行动计划(广西壮族自治区区域创新能力提升计划)项目(2025XTXT04041)南宁市科技重大专项(20231034)广西"垒台"行动计划项目(2025LT0601069).

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