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​双目立体视觉的3D重建全流程

以下是基于双目相机的3D重建标准流程，明确标注极线矫正（Epipolar Rectification）和图间点匹配（Feature Matching）的具体步骤及其作用：

​1. 相机标定（Camera Calibration）​

​目的：获取相机内参（焦距 f、主点 (cx ,cy)、畸变系数）和外参（旋转矩阵 R、平移向量 T）。
​方法：使用标定板（如棋盘格）拍摄多组图像，通过张正友标定法计算参数。
​公式：

K 为内参矩阵，B 为基线长度。

​ 2. 图像采集（Image Acquisition）​

同步捕获左右相机的图像，确保场景一致性。
​关键点：避免光照变化、运动模糊和遮挡。

3. 极线矫正（Epipolar Rectification）​

​位置：流程中预处理阶段，在特征匹配之前。
​目的：消除垂直视差，使极线水平对齐，简化后续匹配。
​步骤：
利用标定得到的 R 和 T，计算左右图像的矫正映射矩阵。
对原始图像进行重投影，生成共面且极线水平的矫正图像。
​公式：

​
为旋转矩阵，确保光轴平行。

​4. 图间点匹配（Feature Matching）​

​位置：极线矫正后，​立体匹配（Stereo Matching）阶段的核心步骤。
​目的：在左右矫正图像中找到对应像素点，计算水平视差。
​方法：
​局部匹配：滑动窗口法（如SAD、SSD、NCC）。
​全局匹配：动态规划、图割（Graph Cut）。
​深度学习：PSMNet、GC-Net等端到端视差预测网络。
​输出：生成视差图（Disparity Map），每个像素值为左右图像的水平位移。
​## 5. 深度图计算（Depth Map Generation）​
​公式：

​

d 为视差，Z 为深度，B 为基线长度，f 为焦距。
​优化：通过滤波（中值滤波、双边滤波）去除噪声，填补空洞。

​6. 三维重建（3D Reconstruction）​

​坐标转换：将深度图转换为三维点云。

​输出：生成点云（Point Cloud）或网格模型（Mesh），可用于可视化或进一步分析。