吉白冰，曹其新

（上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240）

1 引言

三维重建系统在机器人、生物医学工程、建筑测绘等领域均有广泛的应用。在机器人领域当中，三维重建主要有两类应用，一类是移动机器人的定位导航地图构建，另一类是机器人的抓取任务中，待抓取物体的三维模型构建。在机器人抓取任务中，无论是传统的PPF方法［2］还是基于深度学习的物体姿态估计方法［3］都将待抓取物体的三维模型作为已知信息。目前基于结构光原理［4-5］的三维扫描仪虽然可以重建较高精度的物体模型，但此类三维扫描仪价格昂贵且操作繁琐，在家庭环境中难以被普通用户接受和使用。视觉传感器成本低且通用性强的传感器。目前已有应用单目传感器解决工业机器人识别问题的研究［9］，基于视觉的三维重建系统，对家用服务机器人抓取任务也有很大意义。

针对基于视觉传感器的三维重建问题，文献［10］提出了一种基于运动恢复的双目视觉三维重建系统，将原有抛物线拟合的方法加入到三维重建系统，提高了三维重建系统精度。但并未考虑到双目图像错误立体匹配产生的三维结构，重建结果中噪点较多，因此上述方法仅在形状规则的物体中取得较好的效果。面向家庭环境的机器人视觉抓取的三维重建系统具有以下几个特点：一是涉及到的场景较小，一般为桌面上玩偶、书本等物体，太大或太小的物体都难于使用抓手抓取；二是重建使用的硬件和三维重建软件系统需简单易用，方便家庭用户的使用；……