激光點掃描儀數(shù)據(jù)采集與相關處理算法的研究.pdf

1、三維激光掃描儀是數(shù)字化設計與制造的關鍵設備之一。采用三維激光掃描儀能夠快速采集原型樣件的表面數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品設計和工業(yè)檢測領域已得到廣泛應用。將掃描測量數(shù)據(jù)導入逆向工程軟件，由點云構建三維物體的CAD模型，可大幅縮短產(chǎn)品設計周期，快速實現(xiàn)手工原型到數(shù)控批量生產(chǎn)，不僅降低產(chǎn)品設計成本，而且提高生產(chǎn)效率。
　　光學測量技術具有非接觸、速度快、易于自動化的特點，尤其適合于自由曲面的測量。本文在三維激光線掃描儀的基礎上研制基于伺服控制系統(tǒng)的激

2、光點掃描儀，目的是減少振動噪聲，提高掃描測量精度，適應精細產(chǎn)品設計的需求，提高三維激光掃描儀在數(shù)字化設計與制造領域的應用水平。
　　三維激光掃描測量系統(tǒng)是光、機、電一體化的集成系統(tǒng)，包含機械平臺、運動控制、CCD攝像機、激光發(fā)生器、光學成像、激光點圖像處理、物像對應關系標定、點云數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)接口等方面。本文在三維激光點掃描儀的研制過程中主要完成以下工作:
　　(1)介紹了三維激光掃描儀的主要部件及參數(shù)，采用面向?qū)ο蠹夹g設計

3、了運動控制類、圖像采集類、測量機類以及數(shù)據(jù)處理類，在測量時創(chuàng)建測量機類的對象，測量結束后析構測量機類的對象，釋放計算機資源，利于測量數(shù)據(jù)后續(xù)處理。
　　(2)依據(jù)測量景深、鏡頭焦距以及精度要求，設計了掃描儀的光學成像參數(shù)。
　　(3)依據(jù)光學三角測量原理，采用高度查找表建立物像對應關系。
　　(4)對于采集的激光點圖像，在中值濾波和浮動閾值提取激光斑點的基礎上，用鄰域灰度加權平均法計算激光點圖像的中心。
　　(5

4、)分析了圖像采集卡單幀采集和序列采集的過程，用回調(diào)函數(shù)結合循環(huán)序列采集的方法實現(xiàn)了圖像采集與圖像處理的并行進行，實驗結果表明并行方式最大程度地利用了攝像機的采集速度，掃描儀采集數(shù)據(jù)的速度是串行方式的3倍。
　　(6)分析了測量盲區(qū)的形成原因，對于存在部分有效鄰域數(shù)據(jù)的漏洞，提出了一種部分邊界約束的趨勢面插補算法，在由漏洞邊緣向內(nèi)部逐步延伸的插補過程中考慮了陡峭邊緣的約束。
　　(7)在對測量數(shù)據(jù)進行光順處理時，提出了圖像邊緣