双目立体相机(深度相机)模拟人类视觉成像原理,使用两个摄像机,从不同视点采集被测物体的两幅图像,通过两幅图像重合部分的匹配关系、相机参数标定、三角测量原理重构物体的三维信息。该方法具有效率高、精度合适、简单、成本低的特点,在工业制造、机器人导航等领域有着广泛的应用。但该方法极度依赖物体表面的纹理特征丰富度,若特征点少,则匹配点少,重建效果差。对于一些光滑物体,该方法失效。近年来,随着技术发发展,红外结构光被引入双目立体相机,当红外光在被测物体上投射随机分布的光斑时,立体相机就能通过这些光斑的组合自动匹配,从而解决了匹配点少的问题。
本研究利用上海数久信息科技有限公司研发的红外结构光双目立体相机及成套系统进行道路三维表面数据的采集。该系统具有3mm横向精度以及0.1mm的纵向精度,支持0-80km/h的测试速度,可在白天和晚上(需要补光)测量。该系统采用了两台相同的防水深度相机,相机采用1280*1024的高清模式,由电平触发拍摄。采用最高分辨率达1000脉冲/旋转的光电欧姆龙编码器记录行车距离,实现0.2mm以下的移动距离触发。在采集数据前,通过相机采集测试,获取相机的畸变、光照特性、曝光响应等,然后通过畸变校刻获取相机的内外参数。采集数据后,利用相机位移数据和多路拍照数据进行点云匹配和合成,最终得到道路三维表面的点云。利用点云,即可进行道路平整度特征的提取和评价。