随着科学技术的不断发展,三维重建技术受到了越来越多的研究者的高度关注。三维重建技术在医学影像、AR/VR以及3D打印等领域应用十分广泛。目前对物体进行三维重建的技术手段众多,其中双目立体视觉作为三维重建方法中的一个分支,与其他三维重建方法相比,双目立体视觉成像重建效率高、适合非接触式检测。其次结构光技术作为三维重建的重要技术之一,可以利用结构光生成器生成数字条纹或数字散斑等不同形式的投影图像用于三维重建,相比基于条纹投影的结构光,数字散斑投影的结构光比基于条纹图像投影的结构光所需要的投影图像数量少,可以提高三维重建的速度,同时还可以得到精度比较高的三维重建结果。所以本文提出了将散斑结构光投影和双目立体视觉相结合的方法用于三维重建,既可以达到快速重建的目的又可以保证重建点云的精度,本文主要研究工作和创新点如下:1.本文研究了双目立体视觉三维成像的框架和基本原理。首先介绍了相机模型中的双目立体视觉成像的系统模型和小孔成像模型、然后介绍了如何通过标定法得到相机内部和外部的参数信息,最后介绍了世界坐标系到图像像素坐标系之间的相互转换关系、分析了极线校正和畸变校正的原理以及其必要性。2.针对传统的双目立体视觉三维重建方法得到的点云精度不高的问题,本文提出了一种基于散斑结构光的双目立体视觉三维重建方法,将数字散斑与双目立体视觉成像方法相结合,获取物体三维点云数据,并基于Ball Pivoting算法对点云进行网格化处理。在此算法的基础上,搭建了基于散斑结构光的双目立体视觉三维重建原型系统,对人脸进行三维重建,实验结果显示在仅投影一次散斑图像的基础上,人脸三维重建的精度较高。3.完整的三维人脸数据需要从不同的角度采集三维数据并进行融合,针对一组散斑结构光的双目立体视觉成像原型系统只能采集一个角度的三维点云数据问题,本文提出了一种基于散斑结构光的多视几何三维重建方法。利用两个散斑投影仪加四个相机,组成基于散斑结构光的四目立体视觉成像原型系统,从四个角度同时采集人脸三维数据并将四个角度的点云数据进行融合,最后得到一个完整的人脸三维数据。实验结果显示,相比于单个视角下的基于散斑结构光的双目立体视觉成像原型系统,本文提出的基于散斑结构光的多视几何三维重建方法得到的点云数据结构更加完整,细节更加清晰。