3D扫描仪以精度高、速度快、自动处理、稳定性好等优势在场景三维重建、智能制造、自动驾驶、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。目前3D扫描仪设备多是安装在三脚架上，容易因为地面不平使得扫描仪的转轴和重力方向产生夹角，最终导致拍摄出的全景图和点云倾斜，成为影响三维重建精度的关键难题。针对该问题，提出一种借助惯性测量单元标定3D扫描仪倾角的方法。该方法利用惯性测量单元输出的加速度信息，通过一个面阵相机建立惯性测量单元和3D扫描仪的联系，将惯性测量单元的加速度信息转到扫描仪的转轴上。利用该信息计算出扫描仪转轴与重力方向的夹角，并将该倾角补偿到生成的全景图和点云中，校正倾斜模型。通过实验对校正前后计算的角度进行对比，实验结果证明倾角测量误差可以控制在0.5°以内。并且经过标定后，精度至少提升20%，验证了整个标定方法的可靠性和准确性。
三维重建 3D扫描仪 惯性测量单元 倾角 标定 3D reconstruction 3D scanner inertial measurement unit tilt angle calibration
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京100191
为了研究基于线结构光的桌面3D扫描系统,将3D扫描所需进行的各项扫描仪标定工作进行了实验,使之得以在人较少参与的情况下自动完成。对图像进行了扫描算法研究,搭建了一套由摄像头、控制板、激光器以及上位机组成的装置。对摄像机进行了标定并通过实验验证了其获得结果的准确性。同时利用光平面方程对光平面进行了标定,利用阈值法和灰度重心法相结合,对光条中心进行提取。通过对物体三维扫描将所得扫描结果与扫描实物进行了对比,分析了系统的误差。该系统具有价格低廉,使用方便等特点。
3D扫描 线结构光 图像处理 three-dimensional scanning line structured light image processing
国防科学技术大学电子科学与工程学院空间电子技术研究所, 长沙 410073
光栅投影技术作为3D扫描中最有发展前途的技术之一而备受关注。利用普通的投影仪、照相机和计算机构建了一个简单的3D扫描系统。采用投影仪投射光栅, 利用照相机采集图像, 输入到计算机中进行处理, 采用所提出的三维信息重构算法重建目标物体的三维轮廓。该三维信息重构算法使用格雷码编码的结构光完成信息处理, 构建的3D扫描系统工作原理简单, 易于实现。实验结果表明, 该系统能够快速有效地重建目标物体的三维轮廓, 在扫描速度、分辨率以及重建精度与速度等技术指标上优势明显, 有利于在机器人视觉和虚拟现实等领域中推广与应用。
3D扫描 光栅投影法 信息重构算法 格雷码 3D scannig grating projection method information reconstruction algorithm Gray code
通过3D扫描的方法,对椭球反光镜的面形进行了检测,并与标准椭球面形进行最佳拟合对比,以E210反光镜为例。结果表明：3D扫描能够完成椭球反光镜的检测,E210反光镜在底孔部位存在加工过量,在端口部位存在近似“十字形”对称的加工不足的现象,加工误差范围为-0.06 mm ~+0.08 mm,符合轮廓度误差±0.1 mm的要求。3D扫描点云能够进行逆向反求并建立实际反射面模型,进一步模拟反光镜的反射光斑形状、大小等参数,模拟结果与检测结果一致。
椭球反光镜 3D扫描 面形偏差 光路模拟 ellipsoidal reflector 3D scan surface error optical-path simulation
广东工业大学 机电工程学院,广东 广州 510090
随着数字化技术的逐步普及,越来越多的形体通过3D扫描设备输入计算机,然后通过一系列操作转化为CAD模型。但由于价格、适用性、易用性等条件影响,现有的3D扫描设备不能满足许多用户的需求。研究线激光扫描与双目立体视觉法的集成,实现了一套简便的手持式3D扫描法;并利用摄影测量技术,建立固定于物体上的统一坐标系,以对齐不同角度下的扫描数据。详细介绍了相关原理,给出了一个复杂陶瓷模型的扫描实例,验证了这种方法的有效性。
3D扫描 线激光扫描 双目立体视觉 3D Scanner line laser structured light stereo vision
广东工业大学机电工程学院,广东,广州,510090
随着数字化技术的逐步普及,越来越多的形体通过3D扫描设备输入计算机,然后通过一系列操作转化为CAD模型.但由于价格、适用性、易用性等条件影响,现有的3D扫描设备不能满足许多用户的需求.本文集成线激光法扫描发与遮挡轮廓重构法,实现了一套简便、易用的3D光学扫描系统,充分利用不同特性的形体空间信息,生成可靠的数字模型.文中详细介绍了相关原理、系统集成方法,并提出了一种基于分片能量泛函的数据融合方法.最后给出了一个典型扫描实例,验证了本文方法的有效性.
3D扫描 线激光扫描 遮挡轮廓重构形状 数据融合
