浅议三维激光快速扫描技术的研究

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1、3y-29毛‘0210708824溃压料技大擎硕士学位论文题目三维激光快速扫描技术的研究STUDYONTHREE．DIMENSIONALLASERRAPIDSCANNING院(系)专业研究生计算机与信息工程学院控制理论与控制工程贾小云指导教师陈桦教授王建文教授二oO五年五月二十日摘要y79tti02三维激光快速扫描技术的研究三维激光扫描技术是非接触式获取物体三维数据的技术，目前主要采用点激光测距的原理。此种测距法精度较高，一般可达Um数量级，但需要较高精度的时间基准，而且设备投入较大：其采样速率一般可达每秒80点左右。用这种速率扫描一个较大的物体(数

2、十力-个采样点)所需时间较长，所以该测距法一般只适用于扫描外形固定的物体。为了达到快速实时的获取被测物体的三维图像，我们就必须研究快速三维扫描技术。本文研究设计了一种快速采集人体头部数据的硬件系统电路：与计算机相连即可实时处理来自测量摄像机输出的视频信号，获取被测物体的三维坐标数据。三维激光快速扫描的基本思想是：用激光刀照射被测物体：用左右两侧的摄像机同时拍摄被激光刀照射的物体：激光刀和摄像机同步围绕被测物体旋转；系统每20ms即可测得一条测线(5l2点)和测线的方位角：从而实现快速获耿被测物体的三维坐标数据。本系统理论上的采样速率可达512／0．0

3、20=25600点／S，是点激光扫描速度的上百倍。本文在论述系统的基本原理和结构的基础上，完成了系统总体方案的设计，并详细地讨论了各种视频分离方法的优缺点，设计了一套行之有效的解决方案，最后，给出了该解决方案中数据采集所需的接口电路和软件算法。关键词：三维扫描，视频信号，视频同步分离，接口，数据采集第{¨ABSTRACTSTUDYoNTHREE．DIMENSIoNALLASERRAPIDSCANNINGThree-·dimensionallaserscanningisthenon-·contacttechniqueofobtainingthree—d

4、imensionaldataofobject．Atpresentitmainlyusestheprincipleofsomelasertofindrange．Thiskindofmethodhasthehighprecisionwhichcanreachtimgrade．Butthehighcostisneededforthehigh—accuracytimereference．Thesamplingratebasedonthismethodcanbeuptoabout80pointspersecond．Theratecanbeonlyapplied

5、tothefixedobjectbecauseunderthisratethetimeisgenerallyverylongforscanningthebigobject(thousandsofsampledpoint)．Therefore，itisimperativeforthestudyandrealizationofrapid3Dscanninginordertorealizethefastandreal—timescanningto3Dimageofscannedobject．Thispaperintroducesahardwarecircu

6、itwhichcanfinishthedatacollectionofhumanhead．Thecircuitcandealwiththereal—timevideosignalfromtheoutputofcamera；itcanselectsettled512rowsignalsandreadrelevantparameterinthecenterpositionoffaculaeeveryrow；thenthedatacanbesenttothecomputerandsavedinthecomputerthroughtheinterfaceci

7、rcuit．Thebasicthoughtofthethree—dimensionscanningis：ifphoticfalchionisperpendiculartotherowofcamera，namelythereisno。tmorethanonepieceoflightspotin．eVeryTVrow，thenthepositionofthewholepl!qticfalchioncanbegetbackaccordingtothecentrepositioninTVrow．Afterthefieldseparatingtovideosi

8、gnaland512rOWSchoseneveryframe，theparameterinthecenter