三維掃描儀(3D scanner) 是一種科學(xué)儀器，用來探測并分析現(xiàn)實世界中物體的三維形狀。在工業(yè)設(shè)計、逆向工程、機器人導(dǎo)航、醫(yī)療檢查、刑事鑒定、文物保護、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像點是物體表面同一物點所成。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、花費時間較多、誤匹配率高等缺點。

　　2014年9月出版的Applied Optics 雜志，在封面報道了中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所信息光電實驗室劉昆、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)]。該方法的特點在于：首先向目標(biāo)物體投射多幅時序二元結(jié)構(gòu)圖案，兩個相機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，從而將立體匹配時找尋同源點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算最終實現(xiàn)快速三維匹配。該研究實現(xiàn)了一種小型三維掃描儀，具有測量精度高（實測精度優(yōu)于0.3mm）、成本低、測試速度快、采集到點云數(shù)目多、測量效率高、信噪比高等優(yōu)點。

　　該項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