扫描式激光三维测量系统的研究

摘要

三维测量技术是目前国内外研究的热点之一，广泛应用于智能裁衣、古代文物的数字建模、虚拟空间的创建、工业自动化检测及医学检测等领域。本文针对人体外形重建及工业生产中工件尺寸检测问题，开展了扫描式激光三维测量技术及其测量系统研究，对提高工业自动化检测水平具有重要意义。
　　论文在分析三维测量原理的基础上，提出了一种基于光学三角测距原理的便携式全视角旋转扫描式三维测量系统的总体设计方案，建立了测量系统的数学模型，实现了尺寸的三维非接触测量。研究了测量系统的定标方法，采用平面定标技术，实现了传感测头中的相机参数、激光平面参数、测头转动角度等参数的定标。基于经典steger条纹中心提取算法，采用背景减除和多阈值分割技术，提出了一种线条光中心像素坐标提取算法，提高了测量速度。利用C++设计了图像采集、图像处理、系统定标、运动控制、三维重建等测量系统软件模块，为测量系统的开发奠定了基础。利用标准件对系统的测量精度进行了验证，实验结果表明，所研究的扫描式激光三维测量系统满足技术指标要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2三维测量技术的国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容与主要技术指标

第二章 扫描式激光三维测量系统的总体结构及测量原理分析

2.1系统扫描测量方案的选取

2.2系统的总体结构

2.3系统测距的基本原理

2.4 CCD相机计算模型

2.5本章小结

第三章 扫描式激光三维测量系统定标方法的研究

3.1三个CCD相机的定标

3.2结构光的平面方程定标

3.3转动测头的定标

3.4本章小结

第四章 线条光中心坐标提取的研究

4.1图像分割

4.2线条光的细化

4.3实验结果

4.4本章小结

第五章 扫描式激光三维测量系统软件的设计

5.1图像采集模块

5.2图像处理模块

5.3系统的定标模块

5.4系统运动控制模块

5.5三维重建模块

5.6本章小结

第六章 扫描式激光三维测量系统精度验证

6.1测量系统的误差来源

6.2测量系统三维重建的精度验证

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1主要研究工作总结

7.2本文主要的创新工作

7.3前景展望

致谢

参考文献