3D scanning with structured light(使用结构光进行三维扫描)

只需要一个廉价的投影仪和webcam(网络相机)，就能打造一个属于自己的三维扫描仪，这便是结构光三维扫描仪，它利用结构光把不同光照模式投影在物体的表面，进而得到精确的物体形状。整个过程包括投影一个已知的光照模式，通常是条纹或者带状的光，到物体的表面，这些光照模式在遇到物体轮廓边缘的时候就会发生形变，相机就可以在不同的角度扑捉这些形变。

一 投影。

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结构光的概念实质上是通过特别设计的光照模式把场景点亮，如图所示通常的光照模式有很多种。

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而我们关注的是二进制编码和格雷码。

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二进制编码和格雷码的相互转换。

二 工作原理。

投影的结构光遇到物体表面发生形变，而这些形变之中包含了物体的形状的深度信息。通过分析条纹的形变，我们使用一种叫做triangulation的算法重建一个高精度的物体三维模型。triangulation通过比较条纹投影到相机所拍摄的图片上像素的位置和角度，就可以计算出物体的顶点信息，

三 处理相机拍摄的图片

因为相机拍摄的图片是一个序列，需要对图片进行处理，为后续的三维重建做准备。对于每一个相机，必须对每一张图片中任意给定的像素确定其是否被投影仪照亮。如果该像素在任何图片中被点亮，则该像素的编码值就比较高，反之则比较小。这里有一个正整数的值用于确定给定像素属于那一个投影行。

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四 三维重建

相机和投影仪之间的对应关系可以用来重建三维点阵结构。投影仪的像素和相机的图片像素可以通过一种叫做ray-ray triangulation的算法进行计算，以确定模型的顶点位置。