opencv利用结构光进行三维重建

结构光是一种利用投射光条、光格或者其他纹理来获取场景深度信息的技术。OpenCV提供了相应的函数来实现结构光三维重建，主要包括以下几个步骤：

1. 投射纹理：使用投射仪投射纹理到物体表面，获取纹理图像。

2. 相机标定：通过相机标定，获取相机的内参矩阵和畸变参数，这是进行三维重构的前提条件。

3. 特征点提取：在纹理图像中提取特征点。

4. 匹配：将特征点在不同投射纹理下的坐标进行匹配。

5. 三维重建：通过相机的内参矩阵和匹配点对，计算出对应的三维点坐标。

6. 点云处理：将三维点云进行处理，去除离群点、进行滤波等操作。

7. 可视化：将处理后的点云进行可视化，生成三维模型。

以下是一个基于OpenCV的结构光三维重建的示例代码：

import cv2
import numpy as np

# 投射纹理
projector = cv2.projector.Projector()
projector.setResolution(proj_width, proj_height)
projector.setPattern(proj_pattern)
projector.setExposure(proj_exposure)
projector.setContrast(proj_contrast)
projector.setBrightness(proj_brightness)
projector.setSaturation(proj_saturation)
proj_imgs = projector.generate()

# 相机标定
K = np.array([[fx, 0, cx], [0, fy, cy], [0, 0, 1]]) # 内参矩阵
dist = np.array([k1, k2, p1, p2, k3]) # 畸变参数
img_size = (img_width, img_height) # 图像大小
retval, K, dist, rvecs, tvecs = cv2.calibrateCamera(objpoints, imgpoints, img_size, K, dist)

# 特征点提取
orb = cv2.ORB_create()
kp = []
des = []
for i in range(proj_num):
    gray = cv2.cvtColor(proj_imgs[i], cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    kp_i, des_i = orb.detectAndCompute(gray, None)
    kp.append(kp_i)
    des.append(des_i)

# 匹配
bf = cv2.BFMatcher(cv2.NORM_HAMMING, crossCheck=True)
matches = []
for i in range(proj_num-1):
    matches_i = bf.match(des[i], des[i+1])
    matches.append(matches_i)

# 三维重建
pts3d = []
for i in range(img_num):
    pts_i = []
    for j in range(len(matches[i])):
        pt1 = kp[i][matches[i][j].queryIdx].pt
        pt2 = kp[i+1][matches[i][j].trainIdx].pt
        x1, y1 = pt1
        x2, y2 = pt2
        Z = (baseline * focal) / (x1 - x2)
        X = Z * (x1 - cx) / fx
        Y = Z * (y1 - cy) / fy
        pts_i.append([X, Y, Z])
    pts3d.append(np.array(pts_i))

# 点云处理
pts3d_merged = np.vstack(pts3d)
mask = (pts3d_merged[:, 2] > 0)
pts3d_filtered = cv2.fastBilateralFilter(pts3d_merged[mask], 10, 50, 50)

# 可视化
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.scatter(pts3d_filtered[:, 0], pts3d_filtered[:, 1], pts3d_filtered[:, 2])
plt.show()

需要注意的是，这只是一个示例代码，实际应用中需要根据具体需求进行修改和优化。