基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统
基于激光点云的三维测量系统设计
基于激光点云的三维测量系统设计摘要：近些年，在我国科学技术快速进步下。
基于Matlab图像处理平台，以设计激光点云的三维测量系统为目标，展开激光束坐标获取、点云数据配准、测量距离校正等相关内容研究。
通过激光测距原理，解析摄像头成像与物体表面信息之间的几何关系；采用Arduino微处理器完成扫描装置的舵机控制；运用Matlab提供的校正工具对相机定标，减小相机边缘畸变；利用灰度矩阵中的亮度最高的像素点，获取激光束的坐标；使用极坐标配准方法，实现不同视场中三维点云数据的配准；根据多组距离值的测算，得到系统测距的校正参数。
最终完成了激光扫描、点云配准、三维数据成像的测量系统设计，为低成本、高速度的激光扫描装置研究提供典型范例。
关键词：三维测量；激光扫描；系统设计；点云配准；相机定标；参数校正引言目前，在项目的竣工测量中主要应用的是二维平面测量技术。
采用二维平面测量技术可以为区域规划管理提供一些科学的数据知识。
随着施工技术的快速发展，二维竣工测量图已经不能够满足现代化施工管理的需求，所以三维竣工测量技术广泛的应用到了竣工测量领域。
1三维激光扫描技术的概念和基本原理1.1三维激光扫描技术的基本概念三维激光扫描技术又称为实景复制技术，主要是通过激光对实地实物进行测量和测距，从扫描过程中获取相关信息和数据，然后以三维的形式展现出来，还原场景和实际情况，进而将所有的目标信息反馈给测量人员，达到高速度、高精确的三维效果，它是测量领域的一重大突破，是历史性的改革。
这种技术广泛被各个建筑行业以及涉及测量方面的各个企业所应用，例如汽车行业、交通运输行业以及航空航天行业等等，但最主要还是用于工程项目的测量方面，三维激光扫描技术突破了现代传统技术的测量方式，目前最常用的测量方式有地面激光扫描技术和空中激光扫描技术两种。
三维激光扫描技术简单易学，消耗时间较少，而且所需要的成本很低，关键是能够保证精确度，这项技术的广泛应用，在各个行业中都发挥出极大的作用，给工程测量带来很大的进步。
使用三维激光扫描仪进行视觉测量
使用三维激光扫描仪进行视觉测量随着科技的不断进步，三维激光扫描仪作为一种高精度、非接触式的测量设备，被广泛应用于各个领域。
它能够以快速、准确的方式获取物体表面的三维信息，为工程师和设计师提供宝贵的数据支持。
本文将通过对三维激光扫描仪的介绍以及其在不同领域中的应用，探讨其所带来的革命性变化。
首先，我们来了解一下三维激光扫描仪的基本原理。
该设备通过向目标物体表面投射激光束，然后测量激光束经过反射后的信息，从而建立起目标物体的三维模型。
其测量原理主要基于激光束的时差测量或相移测量，借助高速计算机和专业软件的支持，可以实现高精度的测量。
三维激光扫描仪具有许多独特的优点，使其在各个领域受到广泛的应用。
首先，它具备非接触式测量的能力。
相比传统的测量方法，如刻度尺、百分表等，激光扫描仪不需要直接接触物体即可进行测量，避免了物体表面的磨损和形变，保护了物体的完整性。
其次，三维激光扫描仪具备高速测量的特点。
它能够在短时间内快速获取物体的三维数据，大大提高了测量效率。
在工业生产线上，激光扫描仪可以实时监测产品质量，实现自动化生产，进一步提升了工业的生产效率。
此外，三维激光扫描仪具备高精度的测量能力。
通过精确的测量，它可以获取物体表面的微小变形、裂纹、凹凸等细节信息，为工程师和设计师提供准确的数据支持。
在制造业领域，激光扫描仪被广泛应用于产品设计、质量控制等方面。
除了工业领域，三维激光扫描仪还在文化艺术、建筑设计等领域有着广泛的应用。
例如，在文化保护和修复中，激光扫描仪可以帮助专家获取文物表面的精细数据，保护文化遗产的完整性。
在建筑设计中，激光扫描仪可以获取建筑物的实际尺寸以及精确的地形地貌数据，辅助设计师进行规划和设计。
此外，三维激光扫描仪还在医疗领域有着广泛的应用。
在口腔正畸领域，激光扫描仪可以帮助医生获取患者的牙齿模型，辅助进行牙齿矫正。
在外科手术中，激光扫描仪可以通过获取患者身体的三维信息，为医生提供准确的解剖结构，提高手术的安全性和精确性。
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析三维激光扫描测量系统是一种高精度、高效率的三维形态测量技术，广泛应用于产品设计、制造与检测领域。
该系统可通过激光光束的扫描获取物体表面的三维形态信息，并将其转化为数字化的点云数据，实现了对物体表面形态的高精度测量。
本文将从应用和解析两个方面对其进行介绍。
应用1. 工业生产领域：三维激光扫描测量系统能够在产品设计、制造过程中对零件精度进行非接触式的三维形态测量，提高了生产效率和产品质量。
此外，该系统还可用于机械零件测量、金属铸造制造、飞机、汽车等大型机械设备制造中。
2. 文物修复与保护：三维激光扫描测量系统可实现文物的非接触式数字化录入、形态比对及精细修复，保护和传承文化遗产。
3. 建筑、城市景观：三维激光扫描测量系统可实现对建筑物、城市景观等大型场景的三维模型数字化采集和重建，为设计和规划提供依据。
解析三维激光扫描测量系统的核心部分是激光扫描仪，其主要包括光源、光电转换器、扫描反射镜、控制系统等组成部分。
其测量过程主要分为以下几个步骤：1. 选定扫描区域：在进行测量前需确定测量区域的大小、形状及表面材质等参数。
2. 安装扫描仪：将扫描仪固定在预定位置，并调整好其光束的角度和扫描速度等参数。
3. 扫描：启动扫描仪，开始扫描物体表面，通过控制系统将采集到的点云数据实时显示在电脑屏幕上。
4. 后处理：通过三维建模软件对采集到的点云数据进行后处理和分析，以得到精确的三维模型。
需要注意的是，三维激光扫描测量系统在应用过程中需要注意以下几个方面：1. 测量环境：应选择光线稳定、环境干净且不过于复杂的测量环境。
2. 测量精度：应根据具体需求选择不同精度的扫描仪，以满足不同的测量需求。
3. 加工精度：其精度也受到被测对象、设备的状况以及操作者的经验等诸多因素的影响。
总之，三维激光扫描测量系统已成为一种重要的现代化、高校、高效的测量技术，在很多领域的应用中得到了广泛的推广和应用。
但是，它仍需要在不断的实践与研究中不断完善，以更好地发挥其在生产、研究、文物修复等领域的作用。
基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统
深 范 围 内， 将 标 定块 置 于两摄 像机 的公 共视 场 中 ， 摄取 左 右各 一 幅标 定 块 图像 ， 然 后 将 测 量 头垂 直 移 动某 一距 离 ， 再左 右各 摄取 一 幅标定 块 图像 ， 分 别 对不 同高 度 的两 幅 图像 进 行 边缘 检测 ， 确 定 图 像 上各 圆孔 的计算机 帧存 坐标 ， 由这 ６ ０个 特征 点
中． 采 用 中国科 学 院嘉 恒公 司的 Ｏ Ｋ— Ｍ１ ０ Ｍ 通 用
向， 具体包括 一个平移矩 阵 Ｔ和一个旋 转矩 阵
Ｒ． 确定 这些 参数 的过 程就 称 为摄像 机标 定 ． 目前 对 摄 像 机 的 标 定 方 法 有 很 多 ， 其 中 ｉ ２ 提 出的基 于径 向对 准约 束 的 两 步法 是 通 常 采 用 的方 法 ， 该 标 定 方 法具 有 自动 、 准确、 高 效 和 适 应 面广 等优点 ， 且 计算 量适 中 ， 精度高．
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ．
逆 向工程 必须 首 先使 用高 精度 的测 量手 段将 样品的三维轮廓信息快速测量出来 ， 然后再将得 到 的数据 点 进 行 曲面 处 理 及 快 速 成 型 制 作 出样 品． 为 了满 足 国 内 中小 企 业 对 快 速 开 发 新 产 品 的 要求 ， 与快速成 型设备相配套 ， 组 成 逆 向工 程 系 统， 研 制开 发 了基 于计 算 机 视 觉 的三 维 激 光 扫 描
ｄ ｉ ｃｕ ｓ ｓ ｓ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｅ ｂ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｏｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃａ ｓ ｎｎ ｉ ｎ ｇ ；Ｒｅ ｖ ｅ ｒ ｅ ｓ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅｒ ｉ ｎ ｇ
机器人视觉系统中的三维激光扫描技术
机器人视觉系统中的三维激光扫描技术一、引言机器人视觉系统是现代机器人应用中的关键技术之一。
在机器人运动与感知中，三维激光扫描技术作为一种非接触、快速和准确的测量手段被广泛应用。
本文将深入探讨机器人视觉系统中的三维激光扫描技术。
二、激光扫描原理及分类激光扫描技术基于激光器发射激光束，并通过接收器接收反射回来的激光，从而实现对目标物体的三维点云数据采集。
根据扫描方式的不同，激光扫描技术可以分为机械扫描和电子扫描两种。
2.1 机械扫描机械扫描是通过机器人控制旋转的扫描头来完成扫描任务。
典型的机械扫描系统包含一个旋转平台和一个或多个距离传感器。
机械扫描技术具有成本相对较低，但对于速度和精度要求较高的应用有一定的局限性。
2.2 电子扫描电子扫描是通过电子控制来实现扫描过程。
典型的电子扫描系统包括一个固定的激光器和一个或多个可调焦的镜头。
电子扫描技术能够实现更高的扫描速度和精度，因此在高速移动机器人和实时定位导航系统中得到广泛应用。
三、三维激光扫描的应用领域三维激光扫描技术在机器人视觉系统中有着广泛的应用领域。
以下是几个主要的应用领域：3.1 物体识别与定位通过三维激光扫描技术，机器人可以快速准确地获取目标物体的形状和位置信息，从而实现物体识别和定位。
这对于智能仓储物流系统和机器人导航系统等应用非常重要。
3.2 地图构建与导航三维激光扫描技术可以帮助机器人建立环境地图，并通过对地图数据进行实时更新来实现自主导航。
这对于无人驾驶汽车和智能家居系统等领域具有重要意义。
3.3 精准测量与检测三维激光扫描技术可以对目标物体进行精密测量和表面检测。
例如，对于工业制造中的质量控制和产品检验，三维激光扫描技术可以提供高精度的测量结果。
四、机器人视觉系统中的挑战与未来发展趋势随着机器人应用的不断发展，机器人视觉系统中的三维激光扫描技术面临一些挑战。
4.1 噪声和误差激光扫描过程中会受到各种噪声和误差的影响，例如光线的散射、多路径传播和测量偏差等。
《2024年基于激光扫描的三维重构关键技术研究》范文
《基于激光扫描的三维重构关键技术研究》篇一一、引言三维重构技术是一种重要的计算机视觉技术，它通过获取物体表面的三维数据，重建出物体的三维模型。
随着科技的发展，激光扫描技术因其高精度、高效率、非接触性等优点，在三维重构领域得到了广泛应用。
本文将重点研究基于激光扫描的三维重构关键技术，探讨其原理、方法及应用。
二、激光扫描三维重构技术原理激光扫描技术是通过激光器发射激光束，扫描物体表面，通过测量激光束的反射时间、角度等信息，获取物体表面的三维数据。
基于这些数据，通过计算机视觉和图像处理技术，可以重建出物体的三维模型。
三、关键技术研究1. 数据采集技术数据采集是三维重构的基础。
激光扫描仪通过高速旋转的镜面或振镜，将激光束投射到物体表面，并获取反射回来的激光信息。
为了提高数据采集的精度和效率，需要优化扫描策略，如多角度扫描、密集扫描等。
此外，还需考虑环境光干扰、物体表面反光等问题对数据采集的影响。
2. 数据处理技术数据处理是三维重构的关键环节。
首先，需要对采集到的原始数据进行去噪、平滑等预处理，以提高数据的可靠性。
其次，通过点云配准、曲面重建等技术，将分散的点云数据整合成完整的三维模型。
此外，还需考虑模型的精度、分辨率、纹理等信息，以提高模型的逼真度和可用性。
3. 算法优化技术算法是三维重构的核心。
针对不同的应用场景和需求，需要不断优化算法，提高三维重构的效率和精度。
例如，可以采用优化扫描路径的算法，减少扫描时间；采用多视图融合的算法，提高点云数据的密度和精度；采用基于学习的算法，提高曲面重建的逼真度等。
四、应用领域基于激光扫描的三维重构技术广泛应用于工业检测、文物修复、医疗影像、地理信息等领域。
在工业检测中，可以通过激光扫描对产品进行快速检测和逆向工程；在文物修复中，可以通过激光扫描技术对文物进行无损检测和数字化保护；在医疗影像中，可以通过激光扫描技术获取患者的三维影像信息，为医生提供更准确的诊断依据。
三维激光扫描仪汇总
三维激光扫描仪汇总三维激光扫描仪，也被称为三维激光扫描系统，是一种能够捕捉并测量物体表面形状和对象几何特征的高精度测量仪器。
它通过使用激光束来扫描物体，并通过分析激光点云数据来生成三维模型。
三维激光扫描仪广泛应用于工业制造、建筑设计、文化遗产保护、地质测量、医学等领域。
下面将对三维激光扫描仪的原理、类型和应用进行详细介绍。
一、原理三维激光扫描仪的原理基于激光测距技术。
它通常通过发射激光束并测量激光束返回的时间来计算物体表面的距离。
激光束由发射器产生并聚焦到一个点，然后被反射回扫描仪接收器。
接收器测量激光束返回的时间，并根据时间和光速的关系计算出物体表面的距离。
通过在多个角度对物体进行扫描，可以得到物体的各个点的三维坐标数据，从而构建一个完整的三维模型。
二、类型根据扫描技术的不同，三维激光扫描仪可以分为接触式扫描仪和非接触式扫描仪。
接触式扫描仪需要物体与扫描仪直接接触，以便获取物体表面的数据。
这种扫描仪通常使用机械臂来控制激光头的运动。
非接触式扫描仪则不需要物体接触，通过激光束直接扫描物体表面。
这种扫描仪可以分为两类：光干涉式扫描仪和光视差式扫描仪。
光干涉式扫描仪使用干涉原理来测量物体表面的形状，它可以达到非常高的测量精度。
光视差式扫描仪则通过比较激光束在不同位置的视差来推断物体表面的形状。
三、应用三维激光扫描仪在各个领域都有广泛的应用。
在工业制造中，它可以用来对产品进行质量控制和尺寸测量。
例如，在汽车制造中，三维激光扫描仪可以用来检测车身的平整度和尺寸偏差。
在建筑设计和土木工程中，三维激光扫描仪可以用来对建筑物进行测量和建模。
它还可以用来进行建筑物的实时监测和变形分析。
在文化遗产保护方面，三维激光扫描仪可以用来对古建筑、雕塑和艺术品进行数字化保护。
在地质测量中，它可以用来获取地表的几何信息和地貌变化。
在医学方面，三维激光扫描仪可以用来进行面部重建和医疗器械的量身定制。
总结起来，三维激光扫描仪是一种非常重要的测量仪器，它可以帮助我们捕捉和测量物体表面的形状和几何特征。
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统是一种利用激光技术对物体进行三维测量和重建的系统。
其应用范围十分广泛，包括以下几个方面。
三维激光扫描测量系统在工业制造中有着重要的应用。
在汽车制造过程中，可以使用激光扫描系统对汽车车身进行测量，以确保汽车的质量符合标准。
在飞机制造中，可以使用激光扫描系统对飞机零件进行测量，以确保飞机的安全性。
还可以应用于机械制造、电子制造等领域，提高产品质量和生产效率。
三维激光扫描测量系统在文化遗产保护中也有重要的应用。
对于古建筑、文物等重要文化遗产，通过激光扫描系统可以对其进行非接触式的测量和重建，以便进行文物保护、修复和数字化展示。
三维激光扫描测量系统还广泛应用于建筑、设计和建模领域。
在建筑领域中，可以使用激光扫描系统对建筑物进行测量和建模，以帮助设计师制定更精确的设计方案。
在设计和建模领域，可以使用激光扫描系统快速获取物体的三维模型，以便进行虚拟现实、动画制作等应用。
三维激光扫描测量系统还可以应用于医学和生物科学领域。
可以使用激光扫描系统对人体进行测量和重建，以帮助医生进行手术规划和治疗。
在生物科学领域，可以使用激光扫描系统对生物样本进行测量和分析，以研究生物结构和功能。
三维激光扫描测量系统的应用十分广泛，包括工业制造、文化遗产保护、建筑设计、医学和生物科学等领域。
通过激光扫描系统的测量和重建，可以提高生产效率、保护文化遗产、辅助设计和治疗，并促进科学研究的进展。
北京航空航天大学王华教授莅临我校讲学
第3期刘欣，等:基于地面三维激光扫描数据的等高线绘制65件保存为dxf格式.3 C A S S软件中等高线的绘制3.1内插生成等高线把生成的dxf格式文件导人C A S S中，通过建立D T M模型和使用D E M内插方法生成等高线.建立等高线需要的地面高程模型（D T M)之前，应找出明显高出地面的碎部点，这些碎部点无法代表当地高程,需要将其剔除，操作时把其高程改为零即可.要注意画出山脊线、山谷线、坡度变化线、地貌变向线、坡顶线和坡底线等线条，同时考虑陡坎选择,这样就能生成合理的D T M三角网，绘出精准切实的等高线.3.2等高线修饰和高程点的注记绘制时遇到不应出现等高线的地物例如房屋等建筑物、双线道路、路堤、坑穴、陡坎、斜坡、湖泊、双线河、双线渠、水库、池塘以及注记的话都需要中断这条等高线.注记时将字头对准山顶或高地，遇到复杂的地段，需要注意保持地形特征的完整性.注记高程点时应选在具有明显特征的地 物或地形上，注记密度根据地形类别、地物点和地形点的数量决定，一般为每1〇〇 cm2内5〜10个.4结语综上所述,结合三维激光扫描绘制等高线比单纯使用CASS的效率更高,能减少工作量，尤其在处理复杂图形和自由曲面 时这种优势会更加明显.虽然能为测量工作带来更多便利，为人员减少工作量，但是也存在一些缺陷和不足需要进行完善.参考文献：[1]F A R O.F A R O三维激光扫描仪[J].军民两用技术与产品，2006( 7) :27 - 27.[2] 花向红，马立广.地面三维激光扫描测量技术研究[D].武汉:武汉大学，2005.[3] 王建宇，袁夏.三维激光扫描点云数据处理及应用技术[D].南京:南京理工大学,2006[4] 孙长库，陶立.彩色三维激光扫描测量系统关键技术的研究[D].天津:天津大学，2005.[5] 谢勇辉.三维激光扫描系统的标定自动化技术及精度研究[D].武汉:华中科技大学，2004.[6] 杜朴.三维人体轮廓数字化及尺寸测量技术研究[D].天津:天津大学，2006.[7] 葛宝臻，孙明睿.三维数字可视化技术的研究[D].天津:天津大学，2004.[8] 胡勇，王从军.基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统[J].华中科技大学学报（自然科学版）,2004,32(1) :16 - 18.[9] 郑金锋，惠延波,冯兰芳，等.三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测中的应用[J]•制造业自动化,2017(2):48 - 51.[10] 马俊伟，唐辉明，胡新丽，等.三维激光扫描技术在滑坡物理模型试验中的应用[J]•岩土力学,2014(5) :1495 -1505.[责任编辑:徐明忠]•学术动态•北京航空航天大学王华教授莅临我校讲学2020年11月28日上午，北京航空航天大学博士生导师，国家优秀青年基金获得者王华教授应邀在我校文化路校区二号 楼学术报告厅做学术报告，报告题目为《可持续的电化学储能材料与器件》.此次报告会由科研处副处长舒方杰教授主持，化 学化工学院和电子电器工程学院的部分师生聆听了报告.在学术报告中，王华教授指出未来的储能设备的发展方向是生物质储能，并以自己的几个研究实例,如生核桃外皮，跟大 家介绍了当前生物质储能的研究进展.接着又向大家介绍了柔性可穿戴储能设备的研究进展，他们研究小组研制出了“电线 电池”的雏形，为未来便携式移动电源设备做出了贡献.最后，王华教授又介绍了课题组的一系列金属单质高性能电极材料.报告结束后，王华教授鼓励青年教授要注重学术交流，并指出合作是出高水平成果的一个重要途径.王华教授简介:北京航空航天大学博士生导师，国家优秀青年基金获得者，于2〇〇5年在武汉工程大学获学士学位,2008 年在重庆大学获得硕士学位,2012年在北京航空航天大学获得博士学位，之后在新加坡南洋理工大学从事博士后研究.于2014年10月，受聘于北航“卓越百人”计划回国工作.主要从事纳米材料的可控制备，二次电池与超级电容器相关研究.近年 来，围绕相关领域，在国际重要期刊如Adv.Maten.Angew.Chem.Im.Ed.，C h e m等发表SCI收录论文70余篇，其中IF>10 论文有30篇，SCI引用5100余次.研究成果多次被推选为期刊封面，并曾被Asian Scientist,Idea Connection,Materials Views等 十余家网站评述和报道.主持并参与国家自然科学基金、军委科技委创新特区、科技部重点研发计划、上海航天基金、教育部 留学回国人员启动经费等项目-。
基于计算机视觉水火弯板的三维测量系统
基于计算机视觉水火弯板的三维测量系统赵猛，王直（江苏科技大学江苏镇江212003）摘要：将激光测量技术和多目视觉照相测量技术相融合，分别发挥激光测量精度高、定位准，照相测量速度快、密度高的特点，研制曲面板三维形状的自动测量以及划线定位系统，实现曲面板上的关键点的位置精确、快速的测量，该系统可基本实现工业船舶行业对曲面板技术的要求，对造船业的发展具有重要的现实意义。
关键词：水火弯板；计算机视觉；激光测量；三维测量中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）02-0063-04Three -dimensional measurement system based on computer vision line heating plateZHAO Meng ，WANG Zhi（Jiangsu University of Science and Technology ，Zhenjiang 212003，China ）Abstract:This article will laser measurement technology and visual camera measuring technology integration ，are played by laser high measuring precision ，accurate positioning ，photographic measurement speed ，high density characteristics ，development of curved plate shape measurement and scribing positioning system ，realize the curved panel on the key points of the position accuracy ，rapid measurement ，the system can realize the basic industry of shipbuilding industry on the curved panel technology requirements ，the development of shipbuilding industry has the important practical significance.Key words:plate bending ；computer vision ；laser measurement ；three-dimensional measurement收稿日期：2012-09-19稿件编号：201209139作者简介：赵猛（1987—），男，山东济南人，硕士研究生。
三维激光扫描测量系统
三维激光扫描测量系统基本介绍三维测量可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能的测量”。
三维测量的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
2三维测量方式1)将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，这项技术就是三坐标测量机的原理。
三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，可以替代多种表面测量工具，减少复杂的测量任务所需的时间，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。
2)三维激光扫描仪是通过发射激光来扫描被测物，以获取被测物体表面的三维坐标。
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，具有高效率、高精度的测量优势。
有人说，三维激光扫描是继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命。
三维激光扫描仪被广泛应用于结构测量、建筑测量、船舶制造、铁路以及工程的建设等领域，近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪和机载三维激光雷达。
3)[1] 拍照式三维扫描仪采用一种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术。
这种测量原理，使得对物体进行照相测量成为可能。
所谓拍照测量，就是类似于照相机对视野内的物体进行照相，不同的是照相机摄取的是物体的二维图象，而研制的测量仪获得的是物体的三维信息。
3应用领域机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型等测量高精度的几何零部件以及测量复杂形状的机械零部件。
三维测量技术的应用领域：最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，目前三维扫描设备也逐渐商业化，三维激光扫描仪的巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据。
这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。
因此，其已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域有广泛的应用。
基于数学建模验证的三维振镜激光扫描仪
三维振镜激光扫描仪在工业设计、原型制作、逆向工程等领域具有广泛的应用前景。
在工业制造中，该技术可以用于实现自动化生产线上的实时检测和监控，提高生产效率和降 低成本。
三维振镜激光扫描仪在医疗领域的应用，可以用于快速、准确地获取人体内部结构信 息，为诊断和治疗提供有力支持。
三维振镜激光扫描仪能够实现高精度的人体组织成像，有助于医生更准确地判断病情， 提高治疗效果。
三维振镜激光扫描仪在医疗领域的应用，可以大大缩短检查时间，提高诊疗效率，为 患者带来更好的医疗体验。
三维振镜激光扫描仪在医疗领域的应用，可以为医生提供更加精准的医学影像数据， 有助于医生进行更加准确的诊断和治疗方案制定。
扫描速度：三维振镜激光扫描仪的扫描速度取决于激光器和扫描镜的性能，以及控制系统的优化程度。 精度：扫描精度主要取决于激光束的聚焦和定位精度，以及扫描镜的转动精度和扫描角度的线性度。 重复性：重复性是指扫描仪在多次扫描同一物体时获得的一致性程度，是衡量扫描仪性能的重要指标。
分辨率：分辨率决定了扫描图像的细节程度，通常以像素为单位来衡量。
基于数学建模验证的 三维振镜激光扫描仪
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三维振镜激光扫描仪的 原理
数学建模的方法
三维振镜激光扫描仪的 性能分析
数学建模在三维振镜 激光扫描仪中的应用
三维振镜激光扫描仪的 应用前景
添加章节标题
三维振镜激光扫描 仪的原理
激光发射：激光器 产生激光束，经过 扩束准直后射向扫 描系统。
算法选择：根据 具体问题和实验 条件，选择合适 的优化算法，如 梯度下降法、牛 顿法等
算法应用：将优 化算法应用于三 维振镜激光扫描 仪的数学模型中， 以实现扫描过程 的优化控制
基于计算机视觉的实时三维测量技术研究
基于计算机视觉的实时三维测量技术研究随着计算机技术的不断发展，计算机视觉技术也得到了广泛的应用。
基于计算机视觉的实时三维测量技术，是近些年来受到越来越多关注的一个领域。
这种技术可以用于波形分析、空间结构分析、形状分析等多个领域，为各行业的创新打下了坚实的基础。
计算机视觉是一种对图像或视频数据进行自动分析和解释的技术。
实时三维测量技术，就是在这种技术基础上，利用各种传感器设备获取被测物体的三维信息，并在实时的情况下进行分析、处理和测量。
这种技术能够实现高精度、高速度、高效率的三维测量，并且可以用于复杂场景的测量，如大型装配、钢构建筑、地下管道等。
实时三维测量技术有许多应用，其中之一就是波形分析。
所谓波形分析，就是通过对物体的表面进行分析，得出物体的形变和位移，从而获得物体的数值化信息。
波形分析广泛应用于机械工程、电子工程等领域中，可以用于检测设备的偏差、误差等问题。
基于计算机视觉的实时三维测量技术可以通过对物体表面的纹理和颜色进行分析，实现高精度、高速度的波形分析，为各行业节约了大量时间和成本。
另一个应用领域是空间结构分析。
空间结构分析是建筑、土木工程等领域中的关键技术之一。
利用实时三维测量技术，可以实现对建筑物、桥梁等结构物的三维形状进行精确测量和分析。
这种技术可以用于检测建筑结构的变形和损伤情况，为建筑物的维护和保养提供了有力的技术支持。
形状分析是计算机视觉领域中的一个重要概念，也是实时三维测量技术的应用之一。
形状分析主要是对物体形状的参数进行分析和处理，获取物体在三维空间中的几何信息。
这种技术可以用于数码制作、三维打印等领域，也可以用于医学影像方面的分析和诊断。
计算机视觉技术的不断发展为实时三维测量技术的发展提供了强有力的支持。
随着传感器技术的不断进步和计算机算法的不断改进，实时三维测量技术将会有更加广阔的应用。
在未来，实时三维测量技术有望推动工业智能化的发展，提高各行业的生产效率和质量。
三维视觉测量技术的原理与应用
三维视觉测量技术的原理与应用近年来，随着科技的快速发展和工业制造业的进步，三维视觉测量技术成为了研究和应用的热点。
它可以以非接触的方式精确地测量三维物体的尺寸、形状和表面信息，广泛应用于制造业、机器人技术、医疗影像处理等领域。
本文将介绍三维视觉测量技术的原理和应用。
一、三维视觉测量技术的原理三维视觉测量技术基于计算机视觉和光学原理，通过获取物体的图像信息来测量其三维形状和尺寸。
其原理主要包括图像采集、图像处理和三维重建。
首先是图像采集。
使用特定的摄像机或激光扫描系统对物体进行图像采集。
通过将物体置于特定的光线环境中，使用摄像机或激光扫描系统获取多个不同视角的图像。
这些图像将被用于后续的处理和分析。
其次是图像处理。
通过对采集得到的图像进行处理，可以提取出物体的边缘和特征点等信息。
常用的图像处理算法包括边缘检测、角点检测和特征匹配等。
这些图像处理算法可以提高图像的质量和精度，从而提高测量的准确性。
最后是三维重建。
通过采集到的图像和处理得到的特征信息，利用三角测量原理来计算物体的三维形状和尺寸。
三角测量原理是基于视差的测量方法，通过不同视角下的图像特征来计算物体的深度。
常用的三维重建算法包括立体匹配、视差图像重构和三维点云生成等。
二、三维视觉测量技术的应用三维视觉测量技术在各个领域中有着广泛的应用。
下面将介绍几个典型的应用案例。
首先是制造业。
在制造业中，三维视觉测量技术可以用于产品检测和质量控制。
通过对产品进行三维测量，可以及时发现产品的缺陷和问题，提高产品的质量和可靠性。
例如，在汽车制造中，三维视觉测量技术可以用于车身焊接的检测和测量，确保焊接的精度和质量。
其次是机器人技术。
在机器人技术中，三维视觉测量技术可以用于机器人的感知和定位。
通过对环境中的物体进行三维测量，机器人可以获取物体的位置和姿态信息，从而实现自主定位和操作。
例如，在物流领域中，机器人可以利用三维视觉测量技术对货物进行测量和定位，提高物流效率和准确性。
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析1. 引言1.1 介绍三维激光扫描测量系统三维激光扫描测量系统是一种通过激光束扫描目标物体表面并利用其反射回来的光信号来获取物体表面三维坐标点的测量系统。
这种系统通常由激光发射器、接收器、控制器和数据处理软件组成。
它可以快速、精确地获取目标物体的三维形状信息，被广泛应用于工程测量、建筑设计、文物保护、医学影像等领域。
三维激光扫描测量系统通过扫描激光束在目标表面上产生的一系列点，然后利用三角测量法计算出这些点的空间坐标，从而得到物体的三维模型。
相比传统测量方法，三维激光扫描测量系统不需要接触目标物体，可以快速获取大量数据并生成高精度的三维模型，节省了时间和人力成本。
这种测量系统在建筑工程中可以用于建筑的立面测量、地形地貌测量、隧道和桥梁的扫描等工作；在工业领域可以用于检测零件的尺寸、表面缺陷等；在文物保护领域可以用于对古建筑、古画等文物进行数字化保护和研究。
三维激光扫描测量系统为各个领域的测量工作提供了一种高效、精准的解决方案。
1.2 阐述三维激光扫描测量系统的重要性三维激光扫描测量系统是一种先进的测量技术，具有重要的应用和价值。
其重要性体现在以下几个方面：三维激光扫描测量系统可以精确快速地获取物体的三维形状和表面信息。
传统的测量方法往往需要耗费大量的时间和人力，而且存在一定的误差。
而利用激光扫描测量系统，可以实现高效准确地获取物体的三维数据，为工程设计和制造提供了重要的支持。
三维激光扫描测量系统具有非接触性测量的特点，可以避免对物体的破坏和变形。
这对于某些对物体表面要求高、需要保持原样的物体来说尤为重要。
通过激光扫描测量系统，可以实现对物体的精确测量而不改变其原有状态，保证了测量的准确性和可靠性。
三维激光扫描测量系统还具有高度自动化和数字化的特点，可以将测量数据直接输出到计算机中进行处理和分析。
这为工程测量和品质控制提供了便利，可以快速地获取大量的数据并进行分析，帮助工程师快速做出决策，提高工作效率和质量。
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析三维激光扫描测量系统是一种高精度、高效率的测量技术，常应用于制造业、建筑、文物保护等领域。
其工作原理为利用激光发射器发出的激光束对目标物体进行快速扫描，通过接收器接收反射回来的激光束，并将其转化成数字信号，在计算机上处理后，可以实现对目标物体形状、尺寸、表面轮廓等多种参数的测量。
1. 制造业：三维激光扫描测量系统可以用于零部件的检测和测量，以确保产品符合质量标准。
例如，可以对汽车零部件、机器零部件等进行三维测量，通过与CAD设计进行比较，可以发现任何偏差。
2. 建筑：三维激光扫描测量系统可以用于建筑物内部和外部的扫描，以获取建筑物的尺寸、形状、结构和状态信息。
这对于维护、改造和重建旧建筑非常有帮助。
例如，在重建古老建筑时，可以使用三维激光扫描测量系统进行准确的测量，并生成3D模型以供设计和施工使用。
3. 文物保护：三维激光扫描测量系统可用于文物保护和修复。
通过扫描文物表面，可以测量其形状和尺寸，帮助修复员进行复原工作。
1. 高精度：三维激光扫描测量系统的测量精度非常高，可达到毫米级或亚毫米级。
这种高精度可以满足许多应用的要求。
2. 高效率：相对于传统的测量方法（例如手动测量或测量仪器），三维激光扫描测量系统可在短时间内完成大量测量任务。
3. 非接触性：三维激光扫描测量系统是一种非接触性的测量方法，没有物理接触，不会对被测物体造成损伤。
4. 全方位测量：三维激光扫描测量系统可以实现对物体的全方位测量，无需搬动被测物体。
总之，三维激光扫描测量系统在制造业、建筑和文物保护等领域具有广泛应用。
它具有高精度、高效率、非接触性和全方位测量等优点，能够提高测量精度和速度，促进工作效率和质量。
基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统
信息, 从而恢复工件三维信息.
图 4 扫描得到的鼠标表面三维数据点云
表面的三维信息, 它是由许多三维扫描点( 也称数 据点云) 组成的. 扫描 得到的三维点 云经过去噪 后, 可由点云数据直接生成快速成形使用的 ST L 文件, 再使用快速成形设备( 如薄层层叠制造装置 LOM) 制作出样品( 实物原型) . 从具体使用情况 看, 该三维激光扫描测量系统基本上能扫描得到 实物的三维轮廓信息. 该系统经过进一步完善、提 高, 已经商品化, 可为中小企业开发新产品服务.
1 所示, 其整体结构相当于将三坐标测量机上的 接触式测量探头换成非接触式的视觉测量探头.
1 系统组成
பைடு நூலகம்
三维激光扫描测量系统由硬件和软件两部分 组成, 硬件部分包括双目视觉测量探头、图像采集 卡、机械移动及扫描控制机构; 软件部分包括扫描 控制软件及图像采集、处理和点云生成软件. 如图
图 1 三维激光扫描测量系统的组成
2 工作原理及步骤
三维激光扫描测量系统属于一种非接触式测 量, 它基于激光三角法测量原理[ 1] , 是一种线测 量方法. 激光器发出的光线经柱状透镜单方向扩 展后变成一光条, 投射在被测物体表面, 由于物体 表面曲度或深度的变化, 使光条变形, 由 CCD 摄 像机摄取此变形光条的图像, 这样就可以由激光 束的发射角和激光束在 CCD 内的成像位置, 通过 三角几何关系获得被测点的距离或位置数据.
三维激光测量仪
三维激光扫描仪的扫描方式 有两种：
平面扫描，即被测物体放在旋 转平台上，物体静止不动，相机在 y轴上移动对物体的一面进行扫描； 旋转扫描：即被测物体随旋转 台进行旋转，相机静止不动。 相机在z轴上的扫描范围为： 50mm，当物体的扫描范围超过50mm 时相机在z轴上移动，进行多次扫 描。
六、总结
三维激光扫描系统是综合运用数控技术、计算机技术、 激光技术、图像采集与处理技术的.影响计算机视觉测量精 度的因素有许多,其中主要有:图像采集时的数字量化效应、 摄像机的标定误差、特征检测误差以及匹配定位精度等.因 此,要使开发的三维激光扫描系统具有比较高的测量精度, 满足逆向工程的要求,必须综合考虑各个方面因素的影响, 保证各个技术环节都具有较高的精度.
4.4
立体匹配
立体匹配是指根据对提取的特征的计算,建立特征间的对应关系,即将同 一个空间物理点在左右两幅图像中的映像点对应起来,并由此得到相应的视差 图像.
4.5
三维信息恢复
通过立体匹配得到激光光条上所有点的视差图像后,经过计算可以确定光 条上所有点的深度信息,从而恢复工件三维信息.
五、扫描方式
4.3
特征提取
采集的图像中包含工件信息的是激光扫 描线,它是需要提取的特征.由于在工件表面 扫描的激光光条宽度约为1 mm左右,其在摄 取的图像中所占的像素数目不止一个像素,所 以激光光条图像必须做中心线搜寻处理,即激 光光条需进行细化处理.细化时,可采用腐蚀 算法或高斯分布算法.图中(a)(b)(c)分别是 摄取的扫描图像、阈值处理后激光光条图像 和细化处理后光条中心线图像.在激光光条中 心线搜寻过程中,光条的宽度越小,则其误差 越低.
基于计算机视觉三维激光扫描测量系统 主要由双目视觉测量探头、图像采集卡、扫 描机构及其控制部分组成.通过两个摄像机 同时摄取一个扫描激光光条的图像,经图像 匹配,利用视差,可计算得到光条上所有点的 位置以及深度,即被扫描物体表面的三维信 息。
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统是一种基于激光点云数据进行三维物体快速测量和建模的高精
度测量技术。
它具有非接触式、高精度、高效率、全面性等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子、建筑、文物保护等领域。
本文将从原理、应用、优缺点三个方面进行解析。
三维激光扫描测量系统的原理是利用激光发射器发射的激光束对被测物体进行扫描，
通过光学或机械系统收集物体反射或散射的激光点云数据，并进行数据处理和分析，最终
生成三维模型或测量结果。
由于采用非接触式测量，可以直接获取物体表面几何形态特征，避免了由接触式测量引起的变形和干扰，能够实现非常高的测量精度。
三维激光扫描测量系统的应用非常广泛。
在航空航天领域，可以利用该系统对机体、
发动机、附属设备等进行快速测量和检测，保证飞行安全和性能。
在汽车制造领域，该系
统可以用于车身、底盘等零件的测量和尺寸检测，提高汽车的生产质量。
在建筑领域，可
以利用该系统对建筑物进行三维测绘，生成建筑模型，为建筑设计和施工提供依据。
在文
物保护领域，可以用该系统对古建筑、彩塑等文物进行三维测量和数字化保护，为文化遗
产保护和传承提供支持。
同时，三维激光扫描测量系统也存在一些缺点，如设备成本高、数据处理时间长、无
法测量透明物体等。
针对这些问题，需要合理利用系统特点，减少成本和测量误差，加快
数据处理速度。
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向， 具体包括 一个平移矩 阵 Ｔ和一个旋 转矩 阵
Ｒ． 确定 这些 参数 的过 程就 称 为摄像 机标 定 ． 目前 对 摄 像 机 的 标 定 方 法 有 很 多 ， 其 中 ｉ ２ 提 出的基 于径 向对 准约 束 的 两 步法 是 通 常 采 用 的方 法 ， 该 标 定 方 法具 有 自动 、 准确、 高 效 和 适 应 面广 等优点 ， 且 计算 量适 中 ， 精度高．
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ．
逆 向工程 必须 首 先使 用高 精度 的测 量手 段将 样品的三维轮廓信息快速测量出来 ， 然后再将得 到 的数据 点 进 行 曲面 处 理 及 快 速 成 型 制 作 出样 品． 为 了满 足 国 内 中小 企 业 对 快 速 开 发 新 产 品 的 要求 ， 与快速成 型设备相配套 ， 组 成 逆 向工 程 系 统， 研 制开 发 了基 于计 算 机 视 觉 的三 维 激 光 扫 描
构及其控制部分组 成 ． 通过两个摄像 机同时摄取一个扫 描激光光 条的 图像 ， 经 图像 匹配 ， 利用视差 ， 可计算 得 到光条上所有点 的位置以及深度 ， 即被扫描物体表面 的三维信息 ． 就 系统中的摄像 机标定 、 图像采集 、 特征提 取、 图像 匹配及三维信息恢 复等主要工作过程进行 了论述 ．
Ｈｕ Ｙｏ ｎ ｇ Ｄｒ ． ；Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ．＆ Ｅｎ ｇ． ，Ｈｕ ａ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ．ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ． ＆ Ｔｅ ｅ ｈ ． ，Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ４，
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第３ ２卷 第 １ 期
２ ０ ０ ４年 １ 月
华
中
科
技
大
学
学
报（ 自然科 学版）
ＶＯ １ ． ３ ２ Ｎｏ． １
Ｊ ． Ｈｕ ａ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ． ｏ ｆ Ｃｉ Ｓ ．＆ Ｔ ｅ ｅ ｈ ． （ Ｎ ａ ｔ ￣ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
标定过程需要通过具体的标靶来实现 ， 标靶 也 称标 定块 ， 如 图 ２所示 ， 标 定块上 的圆孔 的 中心
型高 精 度 图 像 采 集 卡 作 为 图 像 采 集 卡 ． Ｏ Ｋ— Ｍ１ ０ Ｍ 是基 于 Ｐ ＣＩ 总线 的标 准视 频 ８ ｂ ｉ ｔ 黑 白 图 像采 集 卡 ， 具有 Ｐ Ａ Ｌ 或 ＮＴＳ Ｃ标 准 视 频 信 号 输 入， 灰度 精度 为 １ ／ ２ ５ ６ ， 可 采集 单 帧 、 连 续 帧 图像 ， 且 所采 集 的 图像 大 小 、 位置 、 亮度 和对 比度 可 通过 软 件设 定 ． 为保 证两 路 同步 采集 ， 使 用两块 图像采 集卡， 将一路 Ｃ Ｃ Ｄ摄像 机 视频 输 出信号 作 为 另一
深 范 围 内， 将 标 定块 置 于两摄 像机 的公 共视 场 中 ， 摄取 左 右各 一 幅标 定 块 图像 ， 然 后 将 测 量 头垂 直 移 动某 一距 离 ， 再左 右各 摄取 一 幅标定 块 图像 ， 分 别 对不 同高 度 的两 幅 图像 进 行 边缘 检测 ， 确 定 图 像 上各 圆孔 的计算机 帧存 坐标 ， 由这 ６ ０个 特征 点
Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｈ ｕ ｙ ｏ ｎ ｇ ９ ９ ＠ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ ． ｗ ｈ ． ｈ ｂ ． ｃ ｎ
基金项 目：中国博士后科学基金资助项 目 （ ２ ０ ０ ２ ０ ３ １ ２ ５ １ ） ；华中科技大学博士后科研专项基金资助项 目
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Ｈｕ Ｙ ｏ ｎ ｇ — Ｗａ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｎ ｅ ３ ｕ ｎ Ｈａ ｎ Ｍｉ ｎ ｇ Ｈｕ ａ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｕ ｈ ｕ ａ ｉ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ３ Ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｗａ Ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｉ ｔ Ｗａ Ｓ ｏ ｍｐ ｃ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ａ ｂ ｉ ｎ ｏ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ，ｉ ｍａ ｇ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｒ ｄ ｓ ，ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ｔ ａ ｎ ｄ ｏｎ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ．Ｂｙ ｍｅ ａｎ ｓ ｏ ｆ ｏｌ ｃ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｂ ｙ ｔ ｗｏ Ｃ ＣＤ ｃ ａ ｌ ｎ ｅ ｒ ａ ｓ ａ ｎ ｄ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ ｏ ｆ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｔ ｉ ｒ ｐ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｐ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ．Ｔｈ ｅ ＣＣ Ｄ ｃ ａ ｍｅ ｒ ａ ａｌ Ｃ ｉ ｂ ｒ ａ —
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图 １ 三维激光扫描测量 系统 的组成
１ ． １ 视 觉测量 探 头
控制软件及 图像采集 、 处理和点云生成软件 ． 如图
收稿 日期 ： ２ ０ ０ ３ — ０ ５ — １ ６ ． 作者简 介 ： 胡
视觉测 量 探 头 由 ２个 Ｃ Ｃ Ｄ 摄 像 机 和 一 个 半
勇（ １ ９ ６ ５ 一 ） ， 男， 博士； 武汉 ， 华中科技大学材料科学 与工 程学院 （ ４ ３ ０ ０ ７ ４ ） ．
量， 它基于激光 三角法测量原理… ， 是 一 种 线 测 量方法 ． 激 光器 发 出 的光 线 经 柱 状 透 镜 单 方 向 扩
展后变成一光条 ， 投射在被测物体表面， 由于物体 表面 曲度或深 度 的 变 化 ， 使光条变形 ， 由Ｃ Ｃ Ｄ 摄
像机 摄取 此 变形 光 条 的 图像 ， 这 样 就 可 以 由激 光
第 １ 期
胡 勇等 ： 基 于计 算机视觉 的三维激 光扫 描测 量系统
１ ７
导体激光器组成． 半导体激光器作为光源， 它发射 出一点光源， 投射到一个柱状透镜上， 则变成一条 直线 ． 将该线光源投射到待测工件表面 ， 作为测量 标 志线 ． 激光波 长为 ６ ５ ０ Ｂ Ｉ Ｔ Ｉ ， 功率 为 １ ０ ｍｗ （ 可
放置， 构成深度测量的传感器 ．
１ ． ２ 机械移 动 扫描 控 制部分
机 械移 动 扫描 部分 类似 于一 般 的三 坐标 测量 机， 它包 括 工件 放置 平 台和 位移 桥架 ， 测 量机 构在 控 制 系统 的作 用下 可在 三个 相互 垂 直 的导轨 上移 动， 完 成对 整个 工件 的扫描 ． 视觉 测 量探 头安 装在 测 量 机构 的垂 直测 量 臂 上 ， 它 在 方 向上 移 动 可 进行 视 觉测 量 探 头 的 标 定 ， 以及 使 被 测 工 件 在视 觉 测 量 的景深 范 围 内． １ ． ３ 图像采 集处 理部 分 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 采 集 的 图 像 模 拟 信 号 必 须 经 过 图像 采集 卡 转 换 成 数 字 信 号 才 能 保 存 在 计 算 机
测量 系统 ．
１ 所示 ， 其 整 体 结 构 相 当于 将 三 坐 标 测 量 机 上 的 接 触式 测量 探头 换成 非接 触式 的视 觉测 量探 头 ．
１ 系统 组成
三 维激 光扫 描测 量 系统 由硬 件 和软件 两部 分 组成 ， 硬 件 部分 包括 双 目视觉 测量 探 头 、 图像采 集 卡、 机械 移 动及 扫描 控制 机构 ； 软件部 分包 括 扫描
Ｊ ａ ｎ． ２ ０ ０ ４
基 于计 算 机视 觉 的三 维 激 光 扫 描 测 量 系统
胡 勇 王从军 韩 明 黄树 槐
（ 华 中科技 大 学 材料 科 学与 工程 学 院 ， 湖 北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
摘要 ： 介绍 了基于计算机视觉 三维 激光扫描测量系统 ． 该系统主要 由双 目视觉测量探头 、 图像采集 卡 、 扫描机
路Ｃ Ｃ Ｄ摄像 机 的外 同步信 号输入 ， 以保 证两路 Ｃ Ｃ Ｄ 同一 时刻 采集 的是 同一 位 置 的激光 标 志线 ．
图 ２ Ｃ Ｃ Ｄ 摄 像 机 标 定 块 图像
坐 标 已预先 在 三坐标 机上 精确 测 出 ． 标定时， 在景
２ 工 作 原 理 及 步 骤
三维 激光 扫 描测 量 系统属 于一 种非 接触 式 测
关 键 词： 计算机 视觉 ； 激光扫描 ；逆 向工程 文献标识 码 ： Ａ ． 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ７ ５ １ ． ８ 文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ４ ５ １ ２ （ ２ ０ ０ ４ ） ０ １ — ０ ０ １ ６ — ０ ３
３ Ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ｓｅ ａ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｇ ｅ ｏｌ ｃ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｆ ａｔ ｅ ｕ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ，３ Ｄ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｏｖ ｃ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗｅ ｒ ｅ