反向摄影大尺度空间结构光三维测量

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3D打印技术中的模型扫描方法介绍

3D打印技术中的模型扫描方法介绍

3D打印技术中的模型扫描方法介绍在3D打印技术中,模型扫描是创建3D打印模型的关键步骤之一。

模型扫描是通过使用特定的设备来捕捉现实世界中的物体的形状和细节,并将其转换为3D模型的过程。

本文将介绍几种常见的3D打印技术中的模型扫描方法,包括结构光扫描、激光扫描和摄影测量。

结构光扫描是一种常见而广泛应用的3D扫描技术。

它基于利用结构光投射在物体表面上,并通过相机捕捉结构光的形状和位置来重建物体的几何形状。

结构光扫描设备包括一个结构光投影器和一个相机,结构光投影器投射一种特殊的光纹或图案,而相机则用来捕捉被投射光纹变形后的图像。

通过分析这些图像,计算机软件可以准确地重建物体的三维几何模型。

结构光扫描技术适用于捕捉精细的物体细节,并能够快速生成高分辨率的3D模型。

激光扫描是另一种常用的3D扫描方法,它使用激光器发射激光束并通过相机来记录激光束与物体表面的相互作用。

激光扫描设备通常包括一个激光发射器、一个旋转平台和一个相机。

激光束在扫描过程中被转动的平台反射,相机记录下被反射的激光束的位置和形状。

这些数据被计算机软件分析和处理,以生成三维物体模型。

激光扫描技术适用于各种尺寸和形状的物体,并且能够提供高度准确的测量结果。

摄影测量是一种基于摄影技术的3D扫描方法。

它通过在不同角度拍摄物体的照片,并使用计算机软件将这些照片结合起来,生成物体的三维模型。

摄影测量有两种主要类型:立体摄影和结构光投影。

立体摄影使用多个相机来拍摄物体的照片,这些相机通常被放置在不同的位置和角度,以捕捉物体的不同视角。

结构光投影是在摄影中使用投影器发射结构光,类似于结构光扫描的方法。

摄影测量技术适用于较大的物体或室外环境,并且可以提供高质量的3D模型。

上述提到的方法只是根据常用的3D打印技术中的模型扫描方法进行简要介绍,实际上还有其他一些扫描方法,如光栅扫描、超声波扫描和短程雷达扫描等。

每种方法都有其独特的优缺点和适用范围,选择合适的扫描方法取决于物体的大小、形状、精度要求以及预算等因素。

三维视觉检测

三维视觉检测

II
哈尔滨工业大学
目录
摘要........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 第 1 章 绪论..................................................................................................... - 1 1.1 课题背景............................................................................................. - 1 1.2 结构光三维测量技术......................................................................... - 1 1.3 国内外发展现状................................................................................. - 1 第 2 章 光学三维测量技术............................................................................. - 3 第 3 章 三维测量技术中相位移及相位展开................................................. - 4 3.1 相位移原理......................................................................................... - 4 3.2 相位展开算法..................................................................................... - 5 3.2.1 空间相位展开算法.................................................................. - 5 3.2.1 时间相位展开算法.................................................................. - 6 第 4 章 三维重建过程..................................................................................... - 7 4.1 三步相移算法..................................................................................... - 7 4.2“2+1”步相移算法 ................................................................................ - 7 4.3 时间相位去包裹法............................................................................. - 8 4.4 杂点去除算法..................................................................................... - 9 4.5 相位值向空间三维坐标转换算法..................................................... - 9 4.6 基于 Look-up Table 的快速算法 ..................................................... - 10 第 5 章 总结与展望....................................................................................... - 10 -

基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究

基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究

基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究一、本文概述随着工业技术的不断发展和进步,三维形貌与变形测量在工业生产、质量控制、产品设计等领域的应用越来越广泛。

尤其在航空航天、汽车制造、精密机械等高精度制造行业,对三维形貌与变形测量的精度和效率要求日益提高。

因此,研究基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术,对于提高我国制造业的整体水平、促进产业升级具有重要意义。

本文旨在探讨基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量的关键技术,包括摄影测量原理、机器视觉算法、数据处理方法等方面。

通过对这些技术的研究,我们可以实现对物体表面形貌的高精度测量,以及在动态过程中的变形监测。

本文还将对现有的三维形貌与变形测量方法进行对比分析,探讨其优缺点和适用范围,为实际应用提供理论支持和指导。

通过本文的研究,我们希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考,推动三维形貌与变形测量技术的发展,为我国制造业的转型升级提供技术支持。

二、工业摄影与机器视觉技术基础工业摄影和机器视觉技术是现代工业生产中不可或缺的关键技术。

它们基于光学原理,通过捕捉和处理图像信息,实现对物体三维形貌和变形的精确测量。

这些技术在质量控制、产品检测、工艺改进等多个领域发挥着重要作用。

工业摄影技术主要利用高精度的摄影设备,如工业相机和镜头,对目标物体进行拍摄。

通过调整相机的参数和拍摄条件,可以获得高质量的图像数据。

同时,结合专业的图像处理软件,可以对图像进行预处理、特征提取和三维重建等操作,从而得到物体的三维形貌信息。

机器视觉技术则是一种基于计算机视觉原理的自动化检测技术。

它利用图像采集设备获取物体的图像信息,通过图像处理和分析算法,实现对物体形状、尺寸、位置等特征的自动识别和测量。

机器视觉系统通常由图像采集模块、图像处理模块和控制执行模块组成,可以实现高效、准确的自动化检测。

在工业摄影和机器视觉技术中,三维形貌与变形测量是关键的研究内容。

线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究

线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究

线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究1. 本文概述随着现代工业的快速发展,三维测量技术在制造业、文化遗产保护、生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。

线结构光作为一种高精度、高效率的三维测量方法,受到了广泛关注。

本文旨在深入研究线结构光三维自动扫描系统的关键技术,以推动该技术的进步和应用。

本文将介绍线结构光三维扫描系统的基本原理和工作流程,阐述其在三维测量领域的优势和应用前景。

接着,重点分析系统的关键技术,包括线光源的设计、图像采集、三维重建算法、系统标定以及误差补偿等方面。

在此基础上,本文还将探讨当前技术存在的问题和挑战,提出相应的解决方案和改进措施。

为了验证所提出技术的有效性,本文将设计一系列实验,通过对比实验结果,展示改进后系统的性能提升。

本文将对线结构光三维自动扫描系统的未来发展趋势进行展望,指出潜在的研究方向和应用领域。

通过本文的研究,期望为线结构光三维扫描技术的发展提供理论依据和实践指导,促进相关领域的技术进步和产业升级。

2. 线结构光三维扫描原理线结构光三维自动扫描系统的基本原理是利用具有周期性亮度调制的光源和具有精密定位和运动控制系统的线阵CCD相机。

在扫描物体时,系统会发射一系列的结构光纹。

随着扫描仪相对于物体的位置移动,线阵CCD相机接收到由扫描物体表面反射回来的结构光信息。

通过特殊的算法将这些信息处理和分析,从而将三维空间内的信息还原到计算机中。

线结构光三维自动扫描系统可以实现大范围、高精度的三维扫描,特别适用于曲面复杂的物体。

在工业设计、医学、文物保护等领域,这种技术都扮演着重要的角色。

例如,在模具设计、雕塑制作和文物保护中,线结构光三维自动扫描系统可以用于获取物体的精确三维模型,以便进行进一步的分析、修复或复制工作。

3. 线结构光三维扫描系统设计线结构光三维扫描系统的设计基于光学测量原理,通过投射线结构光到被测物体表面,并利用相机捕捉因物体表面不规则而产生的光变形,进而计算出物体表面的三维信息。

摄影测量原理

摄影测量原理

摄影测量原理一、摄影测量的定义和概念摄影测量是一种利用摄影技术来进行测量和制图的方法,它是以空间几何原理为基础,通过对摄影图像进行分析和处理,得到地面上物体的空间位置、形状、大小等信息。

摄影测量广泛应用于地图制图、城市规划、土地利用、资源调查等领域。

二、摄影测量的基本原理1.光学原理摄影测量的基础是光学原理,即光线在不同介质中传播时会发生折射和反射。

在空气中传播的光线与在相机镜头内传播的光线之间存在一个固定比例关系,这个比例关系被称为像高比例尺。

2.投影几何原理投影几何是摄影测量中最重要的理论基础之一。

它研究了物体在三维空间中与二维平面之间的投影关系。

在实际应用中,我们通常采用透视投影模型来描述物体在相机成像平面上的投影关系。

3.相对定向原理相对定向是指将拍摄同一景物不同时刻或不同位置的照片,通过对它们进行比较和分析,确定它们之间的相对位置关系。

相对定向包括方位角和倾斜角两个方面,其中方位角是指照片上某一点与相机光轴之间的水平夹角,倾斜角是指照片上某一点与相机光轴之间的竖直夹角。

4.绝对定向原理绝对定向是指将摄影测量中测量到的物体空间坐标系与地球坐标系进行联系,从而确定物体在地球表面上的实际位置。

绝对定向通常采用大地坐标系来描述物体在地球表面上的位置。

三、摄影测量的基本流程1.摄影摄影是摄影测量中最基本的步骤。

在进行摄影时,应选择合适的相机、镜头和滤镜,并根据实际情况调整曝光时间、光圈和感光度等参数。

2.内定向内定向是指将相机成像平面与像平面之间建立起一种几何模型,并根据实际情况进行参数化。

内定向通常包括像高比例尺、主距、畸变等参数。

3.外定向外定向是指将相机的空间位置和方向与物体的空间位置进行联系。

外定向通常采用相对定向和绝对定向两种方法。

4.立体像对匹配立体像对匹配是指将拍摄同一景物不同时刻或不同位置的照片进行比较和分析,从而确定它们之间的空间位置关系。

立体像对匹配通常采用自动或半自动的方法进行。

结构光三维成像技术

结构光三维成像技术

结构光三维成像技术结构光三维成像技术是一种基于光捕捉和图像处理的技术,能够快速、准确地获取物体表面的三维信息。

这种技术的出现,打破了传统三维测量方法的局限,为各个领域带来了革命性的变革。

一、结构光三维成像技术的定义结构光三维成像技术是通过将特定结构的光投射到物体表面,再根据物体表面反射的光线,利用图像处理技术恢复出物体的三维形态。

它具有高精度、高速度和高效率的特点,被广泛应用于各种领域。

二、结构光三维成像技术的应用结构光三维成像技术的应用领域非常广泛,主要应用于工业生产、医学诊断、军事侦查等。

在工业生产领域,结构光三维成像技术被广泛应用于产品质量检测、逆向工程、机器视觉等领域。

例如,在产品质量检测中,利用结构光三维成像技术可以快速准确地检测产品的形状、尺寸和表面质量,提高生产效率和产品质量。

在逆向工程中,结构光三维成像技术可以帮助企业将实物样品转化为三维数字模型,加速产品开发速度。

在机器视觉领域,结构光三维成像技术是实现自主导航、物体识别、场景建模等的关键技术之一。

在医学诊断领域,结构光三维成像技术也发挥了重要作用。

例如,在口腔医学中,结构光三维成像技术可以用来获取牙齿的三维形态,帮助医生进行牙齿矫形和治疗计划的制定。

在临床医学中,结构光三维成像技术可以帮助医生快速准确地获取病人的三维形态信息,为手术方案的制定提供重要依据。

在军事侦查领域,结构光三维成像技术也有着广泛的应用。

例如,利用结构光三维成像技术可以对目标进行快速准确的定位和测量,提高打击精度和作战效果。

同时,结构光三维成像技术也可以用来进行地形测绘、物体识别等,为军事行动提供重要支持。

三、结构光三维成像技术的发展历程结构光三维成像技术的研究可以追溯到20世纪80年代,经历了以下几个阶段:1、20世纪80年代至90年代初,是该技术的探索和萌芽阶段。

这一时期的研究主要集中在如何获取和处理结构光投影和物体反射的光线,以实现物体的三维测量。

2、20世纪90年代中期,是该技术取得突破和进展的阶段。

三维数据测量技术

三维数据测量技术

激光跟踪仪
该产品可以认为是激光跟踪技术和三维视觉技术的结合产品。
系统如右图所示,测笔上装有一个测量头、
若干个目标靶点(红外发光二极管)、一个猫眼,
它们之间的相互位置关系已知,通过获得目标靶
点、猫眼的空间位置可以计算出测量头的空间位
置。
在测量时,首先通过激光跟踪仪检测到猫
眼的位置,从而得到测笔的大概位置,然后相
缺点:
1)精度比传统的三坐标测量机要低,精度一般为 10μm 级以上; 2)关节臂测量机可能有测量死角或精度特别差的区域; 3)测量效率比较低。
美国 FARO 公司生产的铂金系列关节臂测量机单点精度可达 0.005mm,空间长度精 度可达 0.02mm,重量最轻可不超过 9.0kg。
非接触式三维测量技术
接触式 “测头直接与零件表面接触”
三维测量技术
基于“力-变形”原理的触发式测量
非接触式 “间接获得”,基于磁场、光学、超声波等物理模拟量
接触式三维测量技术
典型的接触式测量设备是三坐标测量机(CMM)和关节臂测量机。
上图关节臂测量机
关节臂测量机
优点:
1)机械结构简单; 2)运动灵活,测量范围大; 3)便携性好等特点。
特点: 1)具有测量速度快; 2)单次测量的数据点多,具备大规模采集表面数据的能力; 3)非接触式扫描,非接触式三维光学扫描方式,可针对外观复杂、自由
曲面、柔软易变形或易磨损等物体进行扫描; 4)精度高,独特的标定技术可使单面精度可达4μm。
在飞机、汽车和船舶等大型复杂零件的外形轮廓测量中已得 到了广泛的应用。
主要内容
• 研究的背景及意义 • 三维数据测量技术现状
1
研究的背景及意义
众所周知,测量一直都是工业领域中的重要内容,从产品的研制、 加工、到装配,各个环节都需要测量。在实际的生产中,利用传 统的检测方法对大型构件的测量,不仅费时费力,而且不易达到 精度的要求。 比如对航空大型构件、发动机叶轮、船体等测量。

简述结构光三维测量原理

简述结构光三维测量原理

简述结构光三维测量原理
结构光三维测量是一种常用的三维测量方法,它利用结构光原理进行测量。

结构光三维测量的原理是将一束光线从光源发出,经过透镜聚焦后形成一个平行光束,再经过一个光栅或者投影仪形成一个具有特定编码的光斑,将光斑投射到被测物体上,被测物体表面的形状和曲率会影响光斑的形状和大小,这样通过对光斑进行图像处理,就可以得到被测物体表面的三维信息。

结构光三维测量具有测量速度快、精度高、操作简便等优点,被广泛应用于工业制造、医疗、文化遗产保护等领域。

- 1 -。

结构光逆相机法

结构光逆相机法

结构光逆相机法
具体的工作原理如下:
2.相机拍摄:在结构光投射完成后,相机开始拍摄目标物体
表面的图像。

相机通常需要和结构光投射装置进行同步,以确
保在特定的投光模式下拍摄到正确的图像。

相机可以是普通的RGB相机,也可以是深度相机,深度相机通常能够直接获取到
目标物体表面的深度信息。

3.图像处理:获取到相机拍摄的图像后,需要对图像进行处
理来计算出目标物体表面的三维形状。

图像处理通常包括以下
几个主要步骤:
基准图像获取:在开始结构光投射前,通常需要获取一张不
受结构光影响的图像,作为后续计算中的基准图像。

深度计算:通过相位信息计算出像素点对应的深度数值,从
而得到目标物体表面的三维形状。

4.三维重建:在得到目标物体表面的深度信息后,可以使用
点云或三角网格等数据结构来表示三维形状。

通过对深度信息
进行插值、滤波等处理,可以得到更加平滑的三维模型。

最终,可以将重建得到的三维模型进行可视化或用于其他应用。

结构光摄像头测深度的原理

结构光摄像头测深度的原理

结构光摄像头测深度的原理
结构光摄像头是一种用于测量物体深度的技术,它利用红外光和相机来获取物体表面的深度信息。

下面是结构光摄像头测深度的原理。

结构光摄像头通常由以下组件组成:
1. 光源:通常使用激光二极管或红外发光二极管发射红外光。

2. 投影系统:用于投射结构光模式(如光栅或条纹)至场景中。

3. 相机:用于捕获被投射的结构光模式后的图像。

4. 计算系统:用于处理并分析相机拍摄到的图像,提取深度信息。

结构光摄像头的工作原理如下:
1. 投射结构光:摄像头的光源发射红外光,通常是一种结构化光模式(如编码光栅或条纹)。

这个结构化光模式在被投射到物体表面时会形成一些变形或扭曲。

2. 感应光反射:被投射的结构光模式会在物体表面上反射或散射,并最终进入摄像头中。

3. 拍摄图像:相机捕获到反射或散射的结构光模式后的图像。

4. 提取深度信息:通过分析捕获到的图像,计算系统可以检测出结构光模式的变形或扭曲,然后根据已知的光源和相机参数,精确计算出每个像素点的深度值。

5. 生成深度图像:根据计算出的每个像素点的深度值,计算系统可以生成一个深度图像,其中每个像素点表示该点在场景中的深度。

结构光摄像头可以在小范围的场景中提供精确的深度测量,例如近距离的三维扫描、物体姿态跟踪和人脸识别等应用。

结构光摄像头的原理也可以用于其他深度感应技术,如飞行器的避障和虚拟现实中的手势识别。

基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法研究

基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法研究

基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法研究一、概述在科技飞速发展的今天,三维测量技术已广泛应用于工业检测、模式识别以及逆向工程等众多领域。

结构光三维测量技术以其非接触、精度高、鲁棒性强、实时性好等优点,成为研究热点。

传统的结构光三维测量方法在面对运动物体时,往往受限于帧率,难以实现连续、实时的三维测量。

针对运动物体进行高速实时三维测量技术的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

本文旨在研究基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法,通过优化投影和同步图像获取过程,结合格雷码结构光编码方法,实现运动物体的连续三维测量。

具体而言,本文将采用一种基于高速视觉的投影和同步图像获取方法,通过缩短帧间投影与图像获取时间,减小同步误差,从而突破标准帧率的限制。

同时,本文将基于物体运动信息估计方法,提出一种“运动补偿算法”,利用物体本身的运动速度信息补偿同步误差,以获得更加准确的三维形态测量结果。

本文还将针对高速视觉中的大量图像数据处理问题,采用CPUGPU 异构并行计算模型,加速三维形态测量算法,以实现实时性要求较高的运动物体三维测量。

同时,本文还将对移动三维形态测量技术进行研究,开发一种机器人搭载用的高集成度实时测量三维系统,进一步扩大三维形态测量范围。

本文的研究内容不仅有助于解决现有结构光三维测量方法在运动物体测量方面的不足,同时也为工业检测、模式识别等领域的发展提供有力的技术支持。

通过深入研究基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法,我们期望能够为相关领域的研究和应用带来新的突破和进展。

1. 三维测量技术的发展背景与意义随着科技的飞速进步,三维测量技术已经成为现代工程领域不可或缺的一部分。

其发展的背景源于人们对于物体形态、结构、尺寸等信息的精确获取需求日益增加。

在机械、精密仪器、现代制造、城市规划、农业、建筑、虚拟现实等多个领域,三维测量技术都展现出了广阔的应用前景。

三维测量技术,又称三维测量系统,是一种对物体的表面结构、形状、尺寸等参数进行精确测量的技术。

三维技术的作用原理方法

三维技术的作用原理方法

三维技术的作用原理方法三维技术的作用是将三维空间中的物体、场景或图像以不同的方式表示出来,以便人们能够更加直观地理解和感知。

作用原理:1. 空间坐标表示:三维技术利用数学和几何原理,通过坐标系来表示三维空间中的物体和场景。

常用的坐标系包括直角坐标系和极坐标系。

2. 空间测量:三维技术能够测量物体和场景的三维尺寸、形状和位置。

常用的测量方法包括激光扫描、立体摄影和结构光投影等。

3. 三维建模:通过三维技术,可以将物体和场景转化为数字模型,即三维建模。

常用的建模方法包括手工建模、点云处理和CAD软件建模等。

4. 渲染与呈现:三维技术通过光照、纹理映射和阴影等处理,能够将三维模型以逼真的方式呈现出来。

常见的渲染方法包括光栅化渲染和光线追踪等。

5. 交互与虚拟现实:三维技术可以实现交互式操作和虚拟现实体验。

通过虚拟现实设备,用户可以在虚拟场景中进行真实感触摸、环境交互和身临其境的体验。

方法:1. 激光扫描:利用激光器产生的激光束扫描物体表面,通过接收激光反射回来的信号来获取物体表面的三维坐标信息。

2. 立体摄影:通过两个或多个相机同时拍摄同一物体或场景的不同角度,然后利用立体视觉原理来重建三维模型。

3. 点云处理:基于激光扫描或立体摄影获取的点云数据,通过对点云进行滤波、配准和重建等处理,生成三维模型。

4. CAD软件建模:通过计算机辅助设计软件,以几何图形和参数化模型为基础,进行三维模型的建立和编辑。

5. 光栅化渲染:将三维模型划分为离散的像素,并对每个像素进行光照和纹理映射等操作,以生成最终的二维图像。

6. 光线追踪:通过模拟光线在物体表面的反射、折射和衍射等物理现象,以逼真的方式渲染三维场景。

3D扫描仪的原理?【详细解析】

3D扫描仪的原理?【详细解析】

三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器,用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)。

搜集到的数据常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

这些模型具有广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。

三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术,各种不同的重建技术都有其优缺点,成本与售价也有高低之分。

目前并无一体通用之重建技术,仪器与方法往往受限于物体的表面特性。

例如光学技术不易处理闪亮(高反照率)、镜面或半透明的表面,而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

大体分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪。

其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪(也称拍照式三维描仪)和激光扫描仪。

而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等,激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。

1:三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云(point cloud),这些点可用来插补成物体的表面形状,越密集的点云可以创建精确的模型(这个过程称做三维重建)。

若扫描仪能够取得表面颜色,则可进一步在重建的表面上粘贴材质贴图,亦即所谓的材质映射(texture mapping)。

2:三维扫描仪可模拟为照相机,它们的视线范围都体现圆锥状,信息的搜集皆限定在一定的范围内。

两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息,而三维扫描仪测量的是距离。

手持式三维扫描仪手持式三维扫描仪原理:线激光手持三维扫描仪,自带校准功能,采用635nm的红色线激光闪光灯,配有一部闪光灯和两个工业相机,工作时将激光线照射到物体上,两个相机来捕捉这一瞬间的三维扫描数据,由于物体表面的曲率不同,光线照射在物体上会发生反射和折射,然后这些信息会通过第三方软件转换为3D图像。

在扫描仪移动的过程中,光线会不断变化,而软件会及时识别这些变化并加以处理。

光学三维测量技术

光学三维测量技术

23-18
3
应用
3、医学图像三维表面重建:
现代医疗诊断常常需要借助一些辅助设备为诊
断提供可靠的、完整的信息,因此,人体组织与
器官的三维成像技术在现代临床医学中起着越来
越重要的作用.
医生可以将重构出的器官图像进行旋转缩放等
操作,使医生能够更充分地了解病情的性质及其
周围组织的三维结构关系,从而帮助医生做出准
线照明
2D线探测器
1D扫描
面光源法
面照明
2D线探测器
不需要扫描
相位测量技术
序列编码技术
如:格雷(Gray) 如:相位测量轮廓术
傅里叶变换轮廓术
编码序列
彩色编码技术
如:彩色多通道
编码实现相移
23-12
2
测量原理
23-13
2
测量原理
直射式三角法:激光器发出的光垂直入射到被测物体表面,
Scheimpflug 条件可表示为
地对待测物体进行测量。
23-04
1
概述

1







23-05
1
概述
接触式测量
优势
物体三维形状测量
灵活性强
精度高且可靠
测量方便
非接触式测量
非接触式测量
微波技术
三角法
光波技术
干涉法
超声波技术
飞行时间法
23-06
1
概述
微波技术
非接触式测量
适合于大尺度三维测
量,爱里斑半径较大,
角度分辨率低。
光波技术
展示三维景像,模拟未知环境和模型);
2、文物保护
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测 物体从 不 同角 度 进 行 多 次 扫 描 , 利 用 每 次 扫 描 的 三 维数 据 信 息 进 行融 合 , 可 实 现大 尺 寸 空 间高
2 0 1 7 - 0 1 — 2 0收稿 ,2 0 1 7 — 0 2 — 2 0录用 “ 国家仪器重大专项” ( 2 0 1 3 YQ4 9 0 8 7 9 0 1 ) 、 中国博士后科学基金( 2 0 1 3 M5 4 0 7 1 0 ) 、 四川 省博士后科学基金资助
维测量 系统相 对 于定 向靶 标 的位 姿 , 在 反 向摄 像 机位 姿 传 递 的辅 助 下 , 将 所有 结构 光 系统 单 次
测 量的 三维数 据 统一在 定 向靶 标 坐标 系下 , 实现 大尺 寸 空间 高精 度 高分辨 率三 维 测量 目的 。反
向摄 影 结构 光三 维测量技 术体现 了信 息反 向传递 的优 势 , 可 实现 无接 触 大尺寸 空 间结 构光 的三
点, 然后 利用 标 记 点 三维 坐标 确定 的世 界 坐标 系 进行 结 构光 单 次 三 维 测 量 数 据 融 合 。但 是 , 在 集
成 近景摄 影 测 量 与 结 构 光 三 维 测 量 的方 案 中 , 需
适合 大 尺寸 空 间高 精 度 三 维 测 量 的 目 的 ; 机 械 手
肖 永亮 , 文永富 , 李思 坤。 , 张启灿
( 1 .湘潭大学 物理与光 电工程学 院, 湖南 湘潭 4 1 1 1 O 5 ; 2 .北京理工大学 光 电学院 , 北京 1 0 O O 8 1 ; 3 .中国科学院 上海光学精密机械研究所 信息光学与光 电技术实验室 , 上海 2 0 1 8 0 0 ;
传感需要配备 昂贵 的机械手视 觉传感器 , 并完成
高 精度 的手 眼标 定 步 骤 ; 近 景 摄 影 测 量 全 局 定 位
可 以平 均分 配 各 个 视 场 三 维 数 据 的 融 合 误 差 , 使 融合 结 果达 到 全 局 最 优 , 且 不 受 不 同视 角 测 量 区 域重 叠 的 限制 , 因 而在 实 际 大 尺 寸 三 维 测 量 中得 到广 泛 的应用 [ 。 ] 。
全 局数 据融 合 的过 程 中存 在 误 差 传 播 和 累 计 , 不
3 D公 司的 s t e r e o S C AN— D P A 系 统 等 。其 均 采 用 近景 摄影 测 量 进 行 全 局 参 考 坐 标 系 定 位 [ 1 ¨ ] , 在
待测 大 尺 寸 物 体 上 粘 贴 编 码 与 非 编 码 反 光 标 记
维 测量 。
关 键 词:大尺度 空 间 ; 结 构光 测量 ; 摄 影测 量 ;条纹 分析
d o i :1 0 . 7 5 1 7 / j . i s s n . 1 6 7 4 — 0 4 7 5 . 2 0 1 7 . 0 2 . 1 2 0
文 章 编 号 :1 6 7 4 — 0 4 7 5 ( 2 0 1 7 ) 0 2 — 0 1 2 0 — 1 1
*通 讯 作 者 , E ma i l :y l x i a o @x t u . e d u . c n
1 2 O
第2 期
肖永亮等 : 反向摄影 大尺度空间结构光三维测量
1 2 1
精 度高 分 辨 率 三 维 形 貌 测 量 的艰 巨任 务[ 2 ≈ ] 。典 型 的三 维 融 合 方 案 包 括 序 列 匹 配 ] 、 机 械 手传 感 和 近景 摄影 测量 全 局 坐标 系定 位 l _ 5 ] 。序 列 匹 配 以 两 两视 角测 试 数 据 的重 叠 区域 为 数 据 源 , 在 完 成
结 构光 三 维 测量 l 1 ] 以其 高精 度 、 高分 辨 率 、 非 接 触等 优点 在大 尺寸 空 间三 维测 量 方 面 表 现 出强
大 的应 用潜 力 。在 结 构 光 三 维 测 量 的过 程 中 , 由
过 单次 测量 获得 大尺 寸空 间 待测 度 高 分辨 率 的 整体 三 维 信息, 特 别是 大尺 寸空 间 特征 的物体 , 需要 将 待 测
表 面划 分成 多 个 测 量 区域 , 采 用 结 构 光 技 术 对 待
于 摄像 机视 觉传感 器 的视 场 范 围有 限或 被 测表 面 相 互遮 挡等 原 因 , 其 可测 量 的 区域 范 围是 有 限的 ,
只能测 量待 测 表 面 区域 部 分 的三 维 形 貌 , 不 能 通
第3 5 卷 第2 期
2 0 1 7 年 3 月
影 像 科 学 与 光 化 学
S c i e n c e a n d P h o t o c h e mi s
V o 1 . 3 5 N o . 2
影 像获 取与信 息系统专刊
反 向摄 影 大 尺 度 空 间 结 构 光 三 维 测 量
4 .四川大学 电子信息学 院,四川 成都 6 1 0 0 6 4 )

要: 结合 结构 光三 维测量 与近 景摄 影测 量各 自的优 势 , 实现 高精度 高分 辨 率三 维测 量 , 成 为
大尺寸 空 间光 学 三维测 量的 有效 手段 。其测 量过程 需在 待测 物体 上 粘贴 一定数 目的标 记 点 , 而 粘 贴标记 点会 带 来一 系列 的缺 点和 限制 。本 文提 出舍 弃粘 贴标记 点 的步骤 , 从 理论 上 分析 了反
向摄 影 大尺度 空 间结构 光三 维测 量的 可行 性 。在 结 构 光 三 维测 量 系统 上安 装 辅 助 的反 向摄 像
机, 在 结构光 系统进 行 大尺 寸物体局 部 三 维数 据 单 次测 量 时 , 用辅 助 摄像 机 反 向观 测作 为 定 向
靶标 的 大型液 晶显 示 器 , 根据反 向摄 像机 对液 晶定 向靶 标 的 多次成像 约束 , 反 向追踪 结构 光 三
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