三维激光扫描定位系统研究

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1、汕头大学工学院毕业论文论文题目：三维激光扫描定位系统研究专业：电子与通信工程学生姓名：林思暘指导教师：闫敬文学位论文原创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的工作研究及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本人授权汕头大学保存本学位论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅；学校可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

2、进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编论文；学校可以向国家有关部门或机构送交论文并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密的论文，按照保密的有关规定和程序处理。本论文属于：保密（），在年解密后适用本授权声明。不保密（）。（请在以上括号内打“√”）作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月III摘要三维激光扫描定位测量系统突破其他手持式扫描系统在应用操作上的限制，且具有手持式、非接触、测量快速、精确地获取大量关于复杂曲面形状的数据点这种特点，被广泛运用于工业测量当中。该测量系统由三个高精度摄像头及

3、一个激光发射装置组成，实质为一套双目视觉测量系统及一套线结构光视觉测量系统的结合。为灵活地获取被测物体全方位的三维信息，需在被测物体上粘贴一系列的标志点，在操作过程中，可采集不同方位下被测物体各标志点信息，通过双目视觉测量理论获得测量系统的空间位置，再通过线结构光视觉测量理论获得被测物表面上线结构光点在测量系统坐标系下的位置，最后将移动过程中各个方位数据进行拼接，还原被测物体全方位的三维造型。本课题参考了三维激光扫描定位测量系统的点云采集方法及相关文献，推导了移动测量坐标变换算法及光刀点坐标计算方法，并且在Matlab上设计了相关

4、程序，通过实际试验，验证程序的正确性，为三维激光扫描定位系统提供了实现手段。具体内容包括：1、介绍视觉测量系统的发展、国内外研究现状、本文研究的背景和意义和要研究的问题。2、介绍双目视觉测量原理。讨论了双目视觉测量内外参数模型，并介绍了摄像机像素坐标同世界坐标系之间的关系。3、对坐标系变换矩阵进行了介绍，讨论了同一位置点在不同坐标系下的坐标变换约束。要实现测量系统的自定位，需要通过双目摄像头对不同角度进行标志点数据采集并拼接。为实现快速、准确地实现数据拼接，可以通过被拼接数据中的共同因子在不同角度下的摄像机坐标，反求两个角度下摄像

5、机坐标系的变换情况。本文介绍了SVD坐标变换求解算法，并且在MATLAB上编写了程序。为验证程序的正确性，本文采用DH-HV1300FC摄像机搭建了双目视觉测量系统，在不同位置下对一标定板进行拍摄，采集了标定板上标志点位置，进而反算了测量系统在不同位置下坐标变换矩阵，并通过反求实验比较该方法的误差，验证该算法的正确性。4、对线结构光视觉测量原理进行了介绍。提出了一种线结构光三维测量系统的线结构光平面参数标定的方法。该方法通过不同位置的标定板的光刀点信III息，利用摄像机模型内外参数、标定板平面和结构光平面的约束，构造出含有线结构光

6、平面参数的线性方程组，利用最小二乘法求解出光平面线性方程中的参数。实验结果证明该方法的有效性。5、对图像数据点提取方法及数据后处理方法进行了介绍。其中，实现设备定位需要通过在被测物上粘贴一系列标志点，本文将标志点分成无编码标志点及有编码标志点，同时对这两类标志点中心提取算法进行了介绍；实现被测物体表面测量，涉及到线结构光刀数据的采集，本文对光刀中心提取算法进行了探讨，比较了各种光刀提取算法的优缺点。最后，本文对测量数据精简算法进行了介绍。6、对三维激光扫描定位系统进行了平台搭建，对点云数据中的噪声点进行删除，即数据精简；另一方面，

7、利用点云数据对被测物体进行平滑处理，要保证被测物体各个位置的点云数据都比较均匀，因此，需要对点云数据进行重新调整，保证被测物体各个位置的数据量都均匀。通过对标准球进行测量，验证了本文该理论及精度的有效性。关键词：标定；摄像机内参数；摄像机外参数；SVD坐标变换算法；线结构光平面IVAbstractThree-dimensionallaserscanningandpositioningmeasurementsystemexceededotherhandheldscanningsystemintheapplicationofopera

8、tionalconstraints,andhasahand-held,non-contact,rapidandaccurateaccesstoalargenumberofcomplexsurfaceshapedatapointssuchcharac