Трёхмерная реконструкция поверхности детали с использованием мобильного бинокулярного стереозрения на основе линейно-структурированного света со строчной развёрткой

Технология стереозрения на основе линейно-структурированного света позволяет эффективно решать задачу трёхмерной (3D) реконструкции гладких поверхностей. В данной работе представлен метод трёхмерной реконструкции поверхности детали с использованием мобильного бинокулярного стереозрения на основе линейно-структурированного света со строчной развёрткой. Субпиксельные координаты центров световой полосы линейно-структурированного света определяются с помощью алгоритма Штегера при перемещении бинокулярного модуля вдоль направляющей, а сопоставление извлечённых центров световой полосы выполняется с использованием эпиполярного ограничения. Благодаря известным внутренним и внешним параметрам бинокулярного модуля вычисляются трёхмерные координаты центров световой полосы в каждом положении. Для получения данных трёхмерного облака точек всей поверхности предложен метод оптимизации относительной позы относительно исходного кадра, который точно оценивает позу камер в каждом положении относительно их позы в исходном положении и переводит трёхмерные координаты центров световой полосы из каждого положения в базовую систему координат. На первом этапе метод оптимизации относительной позы оценивает приближённые значения с использованием метода прямого линейного преобразования, а затем итерационно вычисляет уточнённые решения на основе минимизации ошибки репроекции. Данные моделирования и многочисленные экспериментальные результаты подтверждают эффективность предложенного метода. Метод сравнивается с методом прямого линейного преобразования и методом покадрового переноса, при этом для оценки точности трёхмерной реконструкции используется среднеквадратичная ошибка (RMSE) расстояния от трёхмерного облака точек до аппроксимирующей плоскости. В эксперименте на повторяемость RMSE, полученная с помощью предложенного метода, составила всего 0,83 мм.