導(dǎo)語：三維激光掃描系統(tǒng)的自動化技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在傳統(tǒng)視覺測量系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，其測量精度通常會受到環(huán)境光背景噪聲、表面散斑等因素的影響，標(biāo)定方法的操作相對較為復(fù)雜、繁瑣，而三維激光掃描系統(tǒng)有很大不同，筆者通過分析了三維激光掃描系統(tǒng)的標(biāo)定自動化技術(shù)，之后研究了三維激光掃描系統(tǒng)的精度。

關(guān)鍵詞：三維激光；掃描系統(tǒng)；自動化技術(shù)

隨著圖形應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，如何將現(xiàn)實(shí)世界的立體信息快速的轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)成了人類追求的一個目標(biāo)。三維激光掃描技術(shù)是整個三維數(shù)據(jù)獲取和重構(gòu)技術(shù)體系中最新的技術(shù)。傳統(tǒng)的掃面系統(tǒng)中有很多漏洞，這些問題的存在使得最終的測量結(jié)果受到了一定的影響。相比之下，三維激光掃描系統(tǒng)在標(biāo)定、精度以及自動化方面的優(yōu)勢更加明顯。

1三維激光掃描系統(tǒng)的標(biāo)定自動化技術(shù)

1.1自動化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要求三維激光掃描系統(tǒng)標(biāo)定自動化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要求主要包含以下兩方面：第一，系統(tǒng)所采用的標(biāo)定算法能夠自動完成測量過程中涉及多有參數(shù)的計算。在對內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定的過程中，其對所提供初始化條件的要求是，向其提供被測特征點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)及其圖像上相對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。1.2自動化技術(shù)的方法邊緣提?。簽榱藢?shí)現(xiàn)邊緣提取目的，這里是基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的輪廓提取算法進(jìn)行計算。這種方法的實(shí)現(xiàn)過程是，結(jié)合一個共含九個點(diǎn)的結(jié)構(gòu)元素對所得的測量圖像進(jìn)行腐蝕，當(dāng)?shù)玫礁g圖像之后，利用腐蝕之前的圖像減掉腐蝕之后的圖像，實(shí)現(xiàn)測量目標(biāo)對象所有內(nèi)部點(diǎn)的掏空，進(jìn)而得出所有橢圓的邊緣，實(shí)現(xiàn)對其輪廓的有效提取。這種處理方式能夠有效保證標(biāo)定精度[1]。篩選目標(biāo)：在標(biāo)定自動化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程中，涉及到目標(biāo)的篩選問題。其篩選過程的參考因素主要是不同目標(biāo)的像素數(shù)目信息以及各自的位置信息等。當(dāng)篩選過程結(jié)束之后，需要對后續(xù)過程所需的目標(biāo)進(jìn)行排序，該操作能夠保證所提取的最終目標(biāo)點(diǎn)具有左右匹配的特點(diǎn)，進(jìn)而保證三維激光掃描系統(tǒng)的精度以及標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

2三維激光掃描系統(tǒng)的精度

2.1攝像頭景深對三維激光掃描系統(tǒng)精度的影響在實(shí)際測量過程中，焦點(diǎn)前后的光線會分別發(fā)生聚集和擴(kuò)散，在這個過程中，點(diǎn)的影響會逐漸模糊成一個面積較大的圓，這個圓被稱為彌散圓[3]。當(dāng)人眼對圖像的鑒別能力超出彌散圓直徑時，該彌散圓無法被肉眼辨別出來，這個彌散圓則是容許彌散圓。在焦點(diǎn)前后兩個容許彌散圓之間的固定距離被稱為景深。在應(yīng)用三維激光掃描系統(tǒng)的過程中，當(dāng)攝像機(jī)景深小于掃描物體時，實(shí)際超出景深部分的掃描對象會變得模糊，該部分特征提取過程會受到相應(yīng)的影響，因此，實(shí)際成像位置的精確性也會受到相應(yīng)的影響。為了保證三維激光掃描系統(tǒng)的精度，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)該結(jié)合具體的掃描對象選擇相應(yīng)的CCD以及鏡頭。如果掃描對象具有不確定特點(diǎn)，為了保證三維激光掃描系統(tǒng)的精度，應(yīng)該將掃描對象控制在攝像機(jī)的景深范圍中[4]。為了實(shí)現(xiàn)該目的，可以對z軸進(jìn)行適當(dāng)控制，使得該軸能夠沿著被掃描對象進(jìn)行高度輪廓運(yùn)動。2.2鏡頭畸變對三維激光掃描系統(tǒng)精度的影響應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的光學(xué)視覺測量系統(tǒng)中，在裝調(diào)工藝以及加工等因素的作用下，會產(chǎn)生一定的光學(xué)畸變，當(dāng)視場逐漸增加時，鏡頭產(chǎn)生的畸變也會逐漸增加。這種變化會對成像的幾何位置精度產(chǎn)生影響。這里通過成像系統(tǒng)分辨率對其影響過程進(jìn)行分析。如果攝像機(jī)自身的分辨率不會發(fā)生變化，為了提升圖像物面的分辨率，需要對拍攝視場進(jìn)行相應(yīng)的縮小處理。如果攝像機(jī)自身的分辨率可以發(fā)生變化，在測量對象固定的條件下，為了實(shí)現(xiàn)圖像物面分辨率提升目的，應(yīng)該對攝像機(jī)分辨率進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥嵘Ｔ趯?shí)際應(yīng)用過程中，圖像中心偏差、校正不合理等因素都可能引發(fā)鏡頭畸變，對此，為了保證三維激光掃描系統(tǒng)的精度，應(yīng)該對其進(jìn)行有效校正。就深度信息方面而言，其校正對象應(yīng)該集中在攝像機(jī)的基線、左右兩個不同攝像機(jī)之間存在的視差以及鏡頭固有焦距等方面[5]。

3結(jié)束語

綜上所述，在三維激光掃描系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中，其標(biāo)定自動化技術(shù)主要是通過跟蹤算法實(shí)現(xiàn)的，分割閾值、自動濾波等步驟的進(jìn)行能夠有效保證標(biāo)定自動化的實(shí)現(xiàn)。除此之外，三維激光掃描系統(tǒng)的精度主要受到鏡頭畸變、圖像中心偏差以及攝像頭景深這三種因素的影響。為了保證精度，需要對這些影響因素進(jìn)行有效控制。

作者:肖闖 楊雙祿 王雅紅 單位:沈陽理工大學(xué)

參考文獻(xiàn)：

[1]唐歡歌.三維激光掃描系統(tǒng)的標(biāo)定自動化技術(shù)及精度分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2016，47(10)：104.

[2]劉佳.三維激光全景掃描系統(tǒng)誤差分析及相機(jī)標(biāo)定[D].北京：首都師范大學(xué)，2009.

[3]高志國.地面三維激光掃描數(shù)據(jù)處理及建模研究[D].西安：長安大學(xué)，2010.

[4]王建文，杜春梅.三維激光掃描系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].計算機(jī)工程與設(shè)計，2010(5)；1089-1092.

[5].一種快速三維型面激光掃描系統(tǒng)的開發(fā)及研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2008.