双目立体视觉三维重建是计算机视觉的一个热门的研究方向,其广泛应用于机器人抓取物品、汽车及无人驾驶、工业自动化、电影特效和虚拟与现实等场景。随着科学技术的不断发展,对双目三维重建的精度要求也越来越严苛。同时,双目三维重建的在线实时检测也是一个重点研究方向。本课题在实验室基于双目单视面和结构光进行三维重建的基础上,针对双目立体视觉三维重建的测量精度问题展开研究,提出一种基于平面镜双目结构光的抖动算法,改善复原存在的抖动情况,提高复原精度。本文的主要研究内容如下:1.摄像机的标定是影响双目三维重建的非常关键的一环,标定精度的高低将直接影响后续算法精度的可靠性。本文就几种摄像机标定的方法进行了介绍,并就这几种标定方法进行了优缺点的比较,最终选取操作简单,标定精度较高且成本较低的张正友标定法进行标定,并对张正友标定法的原理和整个标定过程进行了详细的介绍,为下文验证算法的可靠性奠定基础。2.就双目单视面和结构光三维复原的测量原理展开了细致的研究,在此方法的基础上提出通过相机抖动,多方位获取图像,尽可能补充多的三维信息,对抖动前和抖动后的复原图像进行重新投影,互相对照,以设定的条件对抖动前后的点进行分类,对不同类别的点进行相对应的处理,剔除或者保留。3.由于抖动相机会使得相机的内外参数发生改变,进而影响结果的准确性;基于工程上快速实现的可行性考虑,课题通过微移平面镜模拟摄像机抖动。4.最后,本课题在张正友标定法的基础上,使用自己设计的标定方法,进行一系列实验,研究了同一材料在摄像机旋转、平移、俯仰等微小移动情况下对本文抖动算法复原结果的影响;同时研究了不同材料对复原结果的影响;最后给出最适用于工程应用的摄像机抖动规律。实验结果表明,在摄像机旋转4°~6°,平移2mm左右,俯仰2°左右,抖动算法效果最好;同时需要选择材质反射情况较为良好的目标物,此时立体匹配效果会更好,复原精度最高。与未抖动相机时比较,单幅图复原误点明显减少,多幅图平均精度提高20%~30%,精度平均水平达到0.16mm,可以实现对机车轨道和轮对检测的高精度三维测量,满足实际检测的高精度要求。