多组双目激光融合的三维扫描系统研究

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1、分类号TN29学校代码10590UDC621.3密级公开深圳大学硕士学位论文多组双目激光融合的三维扫描系统研究周建华学位类别工程硕士专业名称集成电路工程学院（系、所）信息工程学院指导教师朱明程教授、徐渊讲师原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文多组双目激光融合的三维扫描系统研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日多组双目激光融合

2、的三维扫描系统研究摘要近年来，随着逆向工程、医学成像和工业检测等行业的迅速发展，三维扫描作为其中核心技术之一，受到了普遍的关注和研究。现阶段的三维扫描设备多是采用竖式扫描结构，往往无法与三维打印机同步运行；此外多数设备专用于扫描点云数据，后期点云数据处理在电脑端进行。所以总的来说，目前三维扫描设备存在着功能单一、效率低下、集成度低等特点。针对这些问题，本课题设计出一套四个轴向环绕形状的多组双目激光扫描系统，此系统通过四组双目激光测量模组同时向前投射结构光，利用视差原理获得对物体全方位的扫描点云数据，并通过在Zedboard平台上软件实现，以达到扫

3、描处理一体化的目的，提高系统的集成度，此外系统采用模向扫描的方式，实时的三维信息输出可以适配到三维打印机，方便对接，为其功能多样化提供了基础。本文首先阐述了立体视觉、结构光、光带质心提取、点云数据拟合平滑、统一坐标系建立、点云数据的融合等关键点的相关原理，其中一些模块本文针对性地提出了改进型的算法，如光带质心提取过程里加入邻域滤波、点云融合采用加权距离确定融合点等。文章着重地介绍了系统设计，包括硬件与软件两大部分，硬件上创新性地设计出扫描支架平台、立体视觉模组模具，并将其与升降平台、激光器、图像传感器无缝对接起来，组成整套完整的三维扫描设备。软件

4、上为充分利用已有硬件的特性，采用了如异步通知、多进程等编程模型以达到提高系统扫描效率的目的。经过这样的设计，系统的扫描从双目激光图像采集、光带提取、点云生成拟合到点云的融合都可以流水型的层次进行，保证了三维信息的持续准确输出。最后通过实验结果及数据测量表明，本文所设计的多组双目激光的三维扫描系统精度合适，真实感强且总体效果令人满意，能满足于当前物体三维扫描的需求，亦为将来的功能拓展提供了基础。关键词：三维扫描；双目结构光；光带提取；点云融合；点云滤波IThree-dimensionalscanningsystemwithmultiplesetso

5、fbinocularimageandstructuredlightAbstractInrecentyears,withthereverseengineering,medicalimagingandindustrialtestingandotherrelevantindustries,therapiddevelopmentof3dscanning,asoneofthecoretechnology,hasreceivedthewidespreadattentionandresearch.Thecurrent3dscanningequipmentmos

6、tlyisadoptverticalscanningstructure,whichoftencannotruntosyncwith3dprinters.Inadditionthemajorityofequipmentdedicatedtothescanningpointclouddata,thelatepointclouddataprocessingonthecomputerside.Ingeneral,the3dscanningissinglefunction,inefficiency,lowlevelofintegration.Tosolve

7、theseproblems,thistopicdesignasetoffouraxialroundshapemoregroupsofbinocularlaserscanningsystem.Fourgroupsofbinocularlasermeasurementmodulethrowtoobjectonwardswithstructurelightatthesametime,whichobtainscanningpointclouddatausingtheparallaxprincipleofobjectscomprehensive.Andth

8、atisrealizingsoftwaredevelopmentonZedboardplatform,toachievethepurpo