基于视觉的三维激光测距仪的研究

摘要

三维激光测距仪是现在测距领域的研究热点之一，在零件复制、地形探测、人工智能和空间扫描等多个领域都得到了广泛的应用。本文深入研究了三维激光测距仪的工作原理和相关的图像处理技术，在此基础上设计了一款基于视觉的三维激光测距仪。
　　本文首先研究了三维激光测距仪的工作原理并设计了三维激光测距仪的机械结构。然后，本文使用二维平面靶，根据张正友法对摄像机的几何参数进行了标定，并对摄像机采集到的图像进行校正。然后，本文综合使用帧差法、动态阈值分割法等技术提取出了校正后图像中的激光条纹特征点，并采用重心法对特征点进行了曲线拟合。然后，本文根据三角测距原理推导了特征点坐标与实测距离间的映射关系，并使用Matlab对实测的数据进行了曲线拟合进而得到了距离计算公式。最后，本文采用计算机三维图形技术对被测空间进行了三维重建。另外，本文设计了MSP430的最小系统电路及外围舵机控制电路和激光发射器开关控制电路。MSP430通过串口接收上位机指令，协助PC端主控程序完成被测空间的全角度扫描。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景、目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题主要研究的内容

2 系统工作原理及整体设计

2．1 三维激光测距仪的工作原理

2．2 三维激光扫描仪核心器件

2．3 系统机械结构设计

2．4 系统控制电路设计

3 摄像机图像的校正

3．1 摄像机模型

3．2 摄像机参数标定方法

3．3 基于张正友法的摄像机图像校正

3．4 实验结果及分析

3．5 本章小结

4 图像特征提取

4．1 特征点的检测

4．2 特征曲线拟合

4．3 实验结果及分析

4．4 本章小结

5 距离的测量

5．1 测距原理

5．2 距离测量参数的标定

5．3 实验结果及分析

5．4 本章小结

6 测量空间的三维重建

6．1 计算机三维重建技术发展的现状

6．2 环境点云的三维重建方法

6．3 实验结果及分析

6．4 本章小结

7 总结

致谢

参考文献