三維激光掃描系統(tǒng)的誤差分析與標定技術(shù)的研究.pdf

1、三維激光掃描技術(shù)作為獲取三維空間數(shù)據(jù)的有效手段,以其決速、精確、無接觸測量等優(yōu)勢在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著三維激光掃描技術(shù)在科研、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,對其測量精度的要求也提出了越來越高的要求。針對這一情況,本論文以實驗室所在的SEREIN三維激光掃描儀為研究對象,對三維激光掃描儀的誤差模型、點云數(shù)據(jù)采集與處理及其標定技術(shù)等若干關(guān)鍵問題進行了如下研究:
　　 (1)論文分析了影響三維激光掃描系統(tǒng)測量精度的因素

2、,根據(jù)建立的三維激光掃描儀的坐標系,基于齊次坐標變換理論,推導(dǎo)了考慮誤差條件下的工作臺與CCD測頭之間的位姿關(guān)系矩陣和全部誤差項的誤差表達式,建立了三維激光掃描儀的誤差模型。
　　 (2)由三維激光掃描儀測量得到的點云數(shù)據(jù)含有大量的雜點和噪聲,為其后續(xù)處理與應(yīng)用帶來了很大的麻煩。論文利用逆向工程軟件Imageware與仿真編程軟件MATLAB完成了點云數(shù)據(jù)的預(yù)處理。對顯而易見的粗大雜點,我們把由三維激光掃描儀得到的包含點云數(shù)據(jù)信

3、息的ASC文件導(dǎo)入逆向工程軟件Imageware,采用半自動的處理方法剔除;為了減少冗余的點云數(shù)據(jù),根據(jù)點云數(shù)據(jù)的密度分布,利用MATIAB程序語言,對點云數(shù)據(jù)完成簡化處理;為了去除點云數(shù)據(jù)中的噪聲,論文選用濾波效果較好的小波對點云數(shù)據(jù)進行了濾波處理。
　　 (3)通過研究標定技術(shù)改善測量精度的措施是目前提高三維掃描儀測量精度的主要研究方向之一。作者通過參考大量有關(guān)標定技術(shù)的文獻資料,加工設(shè)計了11×11維標準孔板與標準鋼球相結(jié)

4、合的標定板。同時為了提高標定的精度,利用超精密儀器對該標定孔板的圓孔中心距進行了精密測量,并在以后標定過程中以此為標準。論文標定過程中根據(jù)計算思路,對由預(yù)處理后得到標準鋼球的點云數(shù)據(jù)利用遺傳算法優(yōu)化擬合,得到標定板上各個標準鋼球的最優(yōu)球心坐標,進而通過對比標定板上的標準球心距與最優(yōu)球心距,求得三維激光掃描儀在該位置的誤差。論文完成了SEREIN三維激光掃描儀11個位置的標定,并給出了三維測量誤差,對三維掃描系統(tǒng)誤差分析與標定技術(shù)的研究具