關于提高三維激光掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集性能的研究.pdf

1、三維激光掃描系統(tǒng)將光學、機械、電控、圖像處理、計算機圖形學等諸多領域的知識集于一體，可以快速獲得物體表面三維點云數(shù)據(jù)。本文就三維激光掃描系統(tǒng)的結構和功能進行探討，并對提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集性能進行了深入的研究與分析。
　　 三維獲取方式一般分為接觸式測量和非接觸式測量，基于計算機視覺的三維激光掃描系統(tǒng)屬于非接觸式測量系統(tǒng)。三維激光掃描測量的基本原理是：激光照射到被測物體表面形成激光條紋，用左右兩側的攝像機拍攝的圖像提取激光條紋的三維

2、信息，激光發(fā)生器和左右攝像機同步圍繞被測物體旋轉，從而快速獲取被測物體表面的三維坐標數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用了一套快速采集物體表面數(shù)據(jù)的硬件系統(tǒng)電路，與計算機相連即可實時處理來自左右攝像機輸出的視頻信號，并通過系統(tǒng)數(shù)學模型的坐標轉換獲取被測物體的三維坐標數(shù)據(jù)。
　　 本文的研究工作主要集中在兩個方面：一是對系統(tǒng)結構參數(shù)進行了較為深入的研究，提出了準確的標定方法。系統(tǒng)結構參數(shù)偏差會導致坐標測量誤差，為提高測量精度，對三維激光掃描系統(tǒng)進行標定

3、，以獲得盡可能準確的實際結構參數(shù)是非常必要的。結合系統(tǒng)的特點，深入分析了系統(tǒng)的數(shù)學模型，建立了各坐標系之間的轉換關系，并且充分考慮了影響系統(tǒng)測量精度的攝像機畸變模型，利用Tsai兩步法對系統(tǒng)結構參數(shù)進行了準確的標定。另一個方面是設計實現(xiàn)了較為實用的系統(tǒng)圖像處理模塊軟件。根據(jù)系統(tǒng)硬件電路的結構，在VC環(huán)境下編寫動態(tài)鏈接庫來實現(xiàn)控制程序的二次開發(fā)，控制圖像數(shù)據(jù)采集的過程。
　　 本文的新穎之處主要體現(xiàn)在：采用了一種矩形中心定位算法來