单线激光扫描三维测量技术分析

《单线激光扫描三维测量技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章绪论上的位置也发生相应的改变。获取像位移的变化量，根据像位移和被测物体位移之间的关系即可获得被测物体的位移。由于激光三角法原理简单，测量速度快，所以在长度测量和物体三维形貌测量过程中有广泛的应用。2．超声波测量法【4J近些年，超声波成像技术有了飞速的进展，在图像质量、成像速度等方面的性能有了明显的提高。与传统的二维超声成像相比，三维超声成像具有图像显示直观、结构参数精确测量、准确定位病变组织、缩短数据采集时问等优点，因此，超声波成像技术在临床医学方面得到了广泛地应用。3．机器视觉测量【5J机器视觉涉及光学、光电

2、子学、图像处理、模式识别、信号处理、人工智能及计算机技术等诸多学科领域，内容广泛。随着信息处理技术、计算机技术等相关技术的发展，机器视觉测量技术在科研、国防、安全等领域得到广泛应用，表现出了优异的特性，受到了广泛重视。随着CCD、CMOS等光电器件的日臻成熟，以三角法测量技术为基础的快速三维坐标及轮廓激光视觉测量技术得到快速发展和广泛应用。视觉测量一般有三种光源：点结构光、线结构光和面结构光。三种光源中，线激光具有成本低，精度高的特点，易于实现高精度测量，是比较可靠的非接触测量方法，广泛应用与三维数字化领域。正是基于

3、线激光成本低、精度高的特点，本文基于线激光三角法进行三维扫描测量系统设计。1．2三维扫描测量技术的研究现状三维测量技术的发展开始于20世纪50年代末，早期的三维测量技术采用非接触测量方式。直到60年代第一台红宝石激光器的发明，激光技术开始正式用于测量。随着激光技术和电子技术的发展，激光测量技术从点结构光发展到线结构光和面结构光，测量目标从静态测量发展到动态跟踪测量和三维立体测量，逐步应用于汽车、模具、航空等制造业。随着科学技术的发展，三维激光扫描测量装置在测量精度、测量效率等方面有了很大的提高，逐步成为测绘测量领域的

4、研究热点，成为人们获取空间三维信息的主要重要技术手段。国内外许多科研机构及企业都对这方面进行了广泛且深入的研究，不断开发出新的产品，比如三维扫描仪、激光跟踪仪等，取得了许多重要的成果。下面分别从国内和国外两方面介绍该技术的研究现状。第一章绪论1．2．1国外的研究现状国外有很多从事激光三维扫描仪研究生产的公司，主要分布在欧美等国家。他们的产品各有特点，在测量范围、测量精度、采样率及激光类型等方面各有不同，适合于不同的应用场合。人们可根据自己的实际需要及不同产品的性能选择不同的扫描仪。下面以某些激光扫描仪为例进行说明。1

5、．瑞士的Leica公司HDSScanStation2激光扫描仪【6]是目前全球最先进的脉冲式扫描仪之一，扫描速度达到50000点／秒，扫描后形成的模型精度可达0．2mm。由于带有双轴倾斜补偿器，该款扫描仪也具备全站仪的功能，可做后方交汇、导线丈量和放样等。该扫描仪比较适用于古典建筑和佛像、雕塑、壁画等的扫描，且已有很多成功案例。扫描获取数据后可以利用Cyclone或其他第三方软件进行建模，再通过纹理映射或是导进到其他三维软件中进行纹理贴图，最终得到物体的数字化的模型。2．德国David激光三维扫描仪【7】使用手持激光

6、器，让激光光束扫过被测物体，David扫描仪将立刻在电脑中呈献细致入微的三维图像，精度达到0．2mm。分别扫描物体的各个面，软件将自动合成渲染成全角度的三维立体模型。且图像可以存成各种标准3D文件格式(OBJ、STL、PLY等)，可以方便的应用在电脑合成、游戏、虚拟三维环境、产品演示、工艺制作、考古等领域，具有体积小、价廉质高、处理方便的特点。3．美国的Cyberware公司【8J是世界上最早开始从事三维扫描技术研究的公司之一。公司研制的一款全身彩色三维扫描仪配置四个光学扫描探头，能在17秒时间内对人体从头部到脚部的

7、各个部位进行多达十万次扫描，并每隔2mm生成一个测量数据值，从而绘制出极为精确的三维人体数据集。4．美国纺织及服装技术中心【TC】2通过使用摄影机从不同角度进行检测，将影像合并进而成为完整图像，从而完成测量工作。该公司研制的[TC]2三维人体扫描仪外形类似试衣间，通过发射激光束在人体体表上下移动。该扫描仪可以在六秒钟的时间里采集人体80万个数据，然后将数据输送到与之相连的计算机，绘制出具体的人体三维立体图像，标明被测者各部位的尺寸【9】。5．加拿大Polhemus公司生产的FastSCANCobra／Scorpion

8、手持激光扫描仪，通过将一束激光投影到物体上，同时扫描相机从两端收集光束，以记录被测对象的三维曲面结构。在距离被测表面20cm范围内，可分辨的精度是0．5mm，每秒可获取15000个坐标数据【1⋯。6．德国GOM公司的ATOS快速三维光学测量仪，采用普通光源，利用光栅投影法将光栅投射到被测物体表面，并通过CCD摄像头获取物体表面测量结果。第一章绪