三维激光扫描系统的误差分析与标定技术的研究

《三维激光扫描系统的误差分析与标定技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10225学号：S10283学位论文三维激光扫描系统的误差分析与标定技术的研究指导教师姓名：申请学位级别：论文提交日期：授予学位单位：覃遵涛赵强教授东北林业大学硕士学科专业：载运工具运用工程2010年4月论文答辩日期：2010年6月东北林业大学授予学位日期：答辩委员会主席：论文评阅人：素夕厶栉素大学{／㈣螋UniversityCode：10225’’一DissertationfortheDegreeofMasterStudyonErrorAnalysisandCalibrationTechnologyofThree--D

2、imensionalLaserScannerSystemCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0ralExamination：University：QinZuntaoProf．ZhaoQiangMasterofEngineeringVehicleoperationengineeringJune2010NortheastForestryUniversity摘要三维激光扫描技术作为获取三维空间数据的有效手段，以其决速、精确、无接触测量等优势在众多领

3、域发挥着越来越重要的作用。随着三维激光扫描技术在科研、工业生产等领域的应用日益广泛，对其测量精度的要求也提出了越来越高的要求。针对这一情况，本论文以实验室所在的SEREIN三维激光扫描仪为研究对象，对三维激光扫描仪的误差模型、点云数据采集与处理及其标定技术等若干关键问题进行了如下研究：(1)论文分析了影响三维激光扫描系统测量精度的因素，根据建立的三维激光扫描仪的坐标系，基于齐次坐标变换理论，推导了考虑误差条件下的工作台与CCD测头之间的位姿关系矩阵和全部误差项的误差表达式，建立了三维激光扫描仪的误差模型。(2)由三维激光扫描仪测量

4、得到的点云数据含有大量的杂点和噪声，为其后续处理与应用带来了很大的麻烦。论文利用逆向工程软件Imageware与仿真编程软件MATLAB完成了点云数据的预处理。对显而易见的粗大杂点，我们把由三维激光扫描仪得到的包含点云数据信息的ASC文件导入逆向工程软件Imageware，采用半自动的处理方法剔除；为了减少冗余的点云数据，根据点云数据的密度分布，利用MATLAB程序语言，对点云数据完成简化处理；为了去除点云数据中的噪声，论文选用滤波效果较好的小波对点云数据进行了滤波处理。(3)通过研究标定技术改善测量精度的措施是目前提高三维扫描仪

5、测量精度的主要研究方向之一。作者通过参考大量有关标定技术的文献资料，加工设计了11×1l维标准孔板与标准钢球相结合的标定板。同时为了提高标定的精度，利用超精密仪器对该标定孔板的圆孔中心距进行了精密测量，并在以后标定过程中以此为标准。论文标定过程中根据计算思路，对由预处理后得到标准钢球的点云数据利用遗传算法优化拟合，得到标定板上各个标准钢球的最优球心坐标，进而通过对比标定板上的标准球心距与最优球心距，求得三维激光扫描仪在该位置的误差。论文完成了SEREIN三维激光扫描仪11个位置的标定，并给出了三维测量误差，对三维扫描系统误差分析与

6、标定技术的研究具有一定的参考作用。关键词三维激光扫描技术；测量精度；误差；标定技术；遗传算法AbstractTheThree-DimensionalLaserScanningTechniqueownedeffectivemethodofobtainingspacedata,andhasamoreandmoreimportanteffectonanumberoffieldsduetoitsquickness，precisionandmeasurewithoutcontact．Withthethree-dimensionallaser

7、scanningtechniquewidelyusedinscientificresearchfield,industrialproductionfieldandotherfields，peopleputforwardhigherrequestaboutthemeasuringaccuracy．Inviewofthissituation,thispapertookthelaboratory’SSEREINthree-dimensionallaserscanllerastheresearchobject,studiedonanumb

8、erofkeyiSSUes,suchaserrormodel，obtainingandprocessingpoint-clouddata,andcalibrationtechnology．(1)mfactorsofmeasuringaccuracy