大景深便攜式三維激光掃描儀及其在機(jī)器人視覺(jué)中的應(yīng)用研究.pdf

1、在眾多的三維面形測(cè)量方法中，激光三角測(cè)量法作為一種非接觸式測(cè)量方法，有著光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速度快、可在線(xiàn)測(cè)量、成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在三維面形測(cè)量、快速成型、逆向工程上得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著光學(xué)和微電子技術(shù)的發(fā)展，便攜式集成三維掃描系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，它可以方便地從多角度多方位獲取物體的三維信息，已經(jīng)在太空探測(cè)和機(jī)器人視覺(jué)方面得到了較好的應(yīng)用。但是當(dāng)激光視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于一些尺寸較大、面形較復(fù)雜的物體的三維檢測(cè)時(shí)，由于掃描

2、系統(tǒng)景深的限制，測(cè)量精度常常不高，必須進(jìn)行多路徑編輯，并對(duì)每一次掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，這將增加激光掃描的時(shí)間以及增大三維重建時(shí)的復(fù)雜程度，降低工作效率，因此增大掃描系統(tǒng)的景深對(duì)于提高測(cè)量精度、降低三維重建時(shí)拼接過(guò)程的復(fù)雜度，以及提高效率等有著重要的意義。 本文中，基于Scheimpflug條件對(duì)CCD平面進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，成功地將激光掃描系統(tǒng)的景深由30mm擴(kuò)大到100mm以上；通過(guò)建立CCD偏轉(zhuǎn)后的攝像機(jī)模型，推導(dǎo)了CCD偏轉(zhuǎn)后的物像關(guān)

3、系方程，對(duì)擴(kuò)大景深后的激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定；同時(shí)針對(duì)景深擴(kuò)大后帶來(lái)的測(cè)量精度顯著降低的問(wèn)題提出了一種將系統(tǒng)全景深范圍進(jìn)行分段校準(zhǔn)的新方法，使用標(biāo)定得出的攝像機(jī)參數(shù)進(jìn)行三維測(cè)量時(shí)的精度可以達(dá)到0.06mm。在以上研究工作的基礎(chǔ)上，成功開(kāi)發(fā)出了一種景深范圍大、測(cè)量精度高的便攜式三維激光掃描系統(tǒng)。 為將所開(kāi)發(fā)的大景深便攜式三維激光掃描儀用于機(jī)器人視覺(jué)，我們提出了一種將一個(gè)已知半徑的標(biāo)準(zhǔn)球作為工具的機(jī)器人“手-眼”標(biāo)定的新方法，完成了