三维激光扫描仪的测距与水平角精度评定

以三维激光扫描仪Focus~(3D)X130为研究对象,通过实验验证了距离和水平角检校方法的可行性。由精度检校实验得出Focus~(3D)X130测距精度为5mm,测角精度0.0101°,与厂家提供的标称精度有一定误差。因此,在使用三维激光扫描仪之前进行测距和水平角精度的评定和校正将对后续扫描的精度产生一定影响。     

参数相关随机信息约束下的地面脉冲激光扫描仪自校准

针对地面脉冲激光扫描仪自校准参数中存在的高相关性问题,基于全站仪误差模型提出了一种脉冲激光扫描仪自校准统一方法。该方法初始假设激光扫描仪的校准参数与全站仪的系统误差相似,通过引入估计参数的相关随机信息以及选择合适的网络配置,实现了降低参数相关性和提高参数估计可靠性的目的。通过平差方法对估计参数赋予权重信息,把所有参数都视为最小二乘平差中的观测值,权重越高参数相关性期望越低。最后,采用该方法对脉冲激光扫描仪Leica scan station实施了自校准。实验结果表明,该方法能够高精度估计大多数参数且实现了参数间的低相关性,有利于随机内部约束平差的使用;重大的系统误差是激光测距仪零误差和竖盘指标差,其中为了得到零误差的可靠估计,须以约1mm的精度确定扫描仪的位置。     

基于三维激光扫描仪的地形变化监测

提出了应用三维激光扫描仪监测地形变化的方法.介绍了仪器原理、结构、用途和观测方案.用球形标志法和DEM求差法提取地形变化信息.实验表明,该方法具有很高的精度和分辨率,可以应用在灾害评估、矿产量估计和工程量计算等方面.     

基于三维激光扫描仪的立木材积测定方法研究

本文主要研究了三维激光扫描系统测定立木材积的方法.具体方法是先利用激光扫描仪获得点云数据,然后再利用AutoCAD软件建立立木模型,并导出立木胸径、树高等测树因子,最后计算出立木材积.将伐倒木实测数据与激光扫描仪获得的立木材积数据进行比较,结果表明,激光扫描仪测得的立木材积数据精度比较高,可以满足林业调查精度要求.     

基于空间网格的三维激光球杆仪系统误差标定

三维激光球杆仪是一种空间坐标测量设备,由二维转台和径向伸缩机构组成。伸缩机构的末端固定有一个由测量目标磁吸并带动设备运动的标准球。伸缩机构的位移由光栅尺测量,二维转台的旋转角度由圆光栅测量,测量系统测得的坐标经坐标转换后可以得出被测目标的坐标。分析了系统的主要误差来源,采用多体系统误差建模方法建立了误差模型。最后基于几何误差模型非线性优化对设备的单项误差进行标定。经过误差补偿后,设备在测量范围内测量空间点的位置误差可以达到0.06 mm以内。     

ATOS流动式光学扫描仪的工作原理与系统标定

介绍了ATOS流动式光学扫描仪的结构光三维扫描法工作原理和系统标定方法。仪器经标定后,通过多组固定参考点进行拟合计算,能自动拼合出被测工件的完整三维图形。     

FARO推出新一代三维激光扫描仪和软件

美国法如公司日前宣布将于2009年第2季度开始交付新一代大空间三维激光扫描仪。两种新机型Photon 120和Photon 20测量速率均可达到每秒976，000点。Photon 120提供的测量范围极为出色，最长达到了153米，是目前世界上最长测量范围的相位式激光扫描仪。Photon 20的设计则是用于扫描20米范围之内的物体。     

三维激光扫描仪的测量精度控制定量分析

数据测量是逆向工程中的一个重要阶段,测量数据的精度是决定着后续数字化模型能否在误差控制范围内还原为已有实物的关键。本文基于一种先进测量设备——ATOS三维光学测量系统,对该系统在测量过程中产生的误差来源进行了详尽的分析,总结了测量实物时误差产生的特点,提出了提高三维激光扫描仪测量精度的三种方法。结合某叶片模具活块,定量分析比较了三种方法改善测量精度的效果,指出坐标系的设定和坐标系堆叠的流程是控制测量精度的关键。     

FARO推出新一代业界最佳三维激光扫描仪和软件

法如日前宣布将于2009年第2季度开始交付新一代大空间三维激光扫描仪。两种新机型Photon 120和Photon 20。测量速率均可达到每秒976.000点。Photon 120提供的测量范围极为出色。     

三维扫描仪软件的设计及实现

在三维扫描仪的软件设计中,在测量条纹的编码以及左右图像的匹配方面提出了一种新的算法,较好地解决了目前国内外三维扫描仪对黑色物件及反光件物体的测量一直都没有取得较好的研究效果的问题。在测量条纹的编码中,引进定位条纹作为编码的起始标志;在左右图像的测量条纹匹配中,运用设计的条纹所固有的属性来进行匹配。实验表明,该设计非常有效,目前该产品已投入生产,并获得了很好的经济效益。     

三维激光扫描数据采集系统的摄像机标定技术研究

在计算机视觉激光扫描测量系统中 ,物体的空间坐标与计算机图像坐标之间存在着复杂的非线性映射关系。通过建立基于一阶径向畸变的摄像机数学模型 ,用线性方程组描述了三维空间坐标点与计算机图像坐标点的关系 ,利用带有 3 0个标准圆孔的金属平面孔型靶标对由两个摄像机构成的摄像机参数标定 ,提出“两步法”对摄像机模型参数逐步求解 ,从而彻底改变了传统的摄像机标定依赖于非线性优化方法。实验证明 ,这种标定新技术较以往算法更为快速、简便、实用 ,精度更高     

数字天顶仪中倾角仪参数的标定

针对运用数字天顶仪进行天文定位时旋转轴与垂直轴之间存在的轴系偏差,提出了高精度天顶仪倾角补偿方法。从数字天顶仪倾角补偿原理出发,引入了倾角仪双轴尺度系数、双轴交角等参数对倾角仪的输出值进行修正,然后提出了一种双轴倾角仪参数的标定方法。分析了旋转角度对于参数标定的影响,运用实验数据对标定方法进行了论证。结果显示:旋转角度会直接影响CCD图像传感器安装角度的标定值。另外,倾角仪参数的引入提高了数字天顶仪的定位精度,当旋转角度的误差值在2°以内时,标定参数的误差对定位结果的影响非常小。     

圆心不对称投影修正的相机标定

采用圆心作控制点的相机标定方法需要修正由不对称投影引起的投影误差,以提高标定精度.本文根据成像模型推导了基于直接线性变换法的投影误差计算公式.提出了先估计投影变换矩阵,直接用其元素计算空间圆在图像平面上的投影,对圆心的图像坐标进行修正后,再次计算投影变换矩阵.该方法无需矩阵分解,避免了不同坐标系的转换.模拟实验结果证明了投影误差计算公式的正确性.实际实验表明,在相机分辨率为780 pixel×582 pixel,空间圆半径为20 mm时,修正误差后的标定误差为0.19 pixel,优于未修正时的误差0.20 pixel,结果表明该方法可行有效.     

Stereo vision for 3D measurement: accuracy analysis, calibration and industrial applications

This paper evaluates the accuracy of different camera calibration and measurement methods used in 3D stereo vision with CCD cameras. These methods are evaluated by means of several precision tests, determining their error limits under specified conditions of operation. To check the precision of such systems, a CMM and some calibration objects, such as grids, plates, spheres, etc. are used. Two practical applications are described: a cost-effective system for the measurement of free-form surfaces, able to generate CAD models and measuring programs for CMMs. The system aims to reduce some difficulties associated with stereo vision and to speed up the traditional digitizing process. The other application involves car frame measurement. A new automatic measuring system has been developed, allowing contactless car frame measurement through two rotating CCD cameras.     

2D 激光雷达和摄像机最小解标定的 多解筛选及参数优化

多解问题是2D激光雷达和摄像机最小解标定方法的热点难题,本文针对多解问题,在最小解标定过程中提出3个改进措施。首先,利用传感器的可视空间约束剔除棋盘格不能被传感器观测的假解。然后,利用边界激光点到边界线段的约束,改进了真解选择的误差评价函数。最后,利用棋盘格边界约束求解平移向量的最小二乘解。实验中进行仿真数据和真实数据测试,结果表明本文方法对比Francisco方法能提高真解命中率和标定精度。当激光点的噪声方差小于20 mm时,本文方法的真解命中率在98%左右,满足实际应用的需求。相对与传统最小解标定方法,本文利用棋盘格边界约束和可视空间约束对多解集合进行筛选,并优化了平移向量,因此有效提高最小解标定方法的性能。     

立体视觉和三维激光系统的联合标定方法

双目立体视觉和三维激光扫描是移动机器人环境探测与建模的常见传感测量方法。为实现两个系统的数据融合应用,必须为二者的测量坐标系建立数学关系,即对其进行传感器之间的位姿联合标定。为此提出了一种基于三维特征点距离匹配的联合标定新方法,设计了一种镂空棋盘格作为标定板。使用双目立体相机提取棋盘格角点三维坐标信息,使用激光测距雷达扫描获取镂空区域中心点三维坐标,最终通过最小化两组特征点的理论与实际测量距离的平方差获取两传感器坐标系之间的旋转矩阵和平移向量。进行的联合标定测量实验结果表明了该方法的准确性和可靠性。     

三维激光雷达-相机间外参的高效标定方法

在自动驾驶、移动机器人等领域,激光雷达与相机是常用的传感器,融合这两者的信息首先应该标定两者间的外参。本文在考虑平面移动机器人运动特点的基础上提出两阶段外参标定方法,在尽可能少的人为干预下实现快速标定。第一阶段,在机器人运动过程中同时估算激光里程计和视觉里程计,提取平移、旋转两种运动信息以修改的Kabsch算法初步估计外参中的旋转矩阵;第二阶段,以箱体三面相交组成的三面体作为标识物,优化点云中三面体边的投影点和图像中对应三面体边的距离,从而得到精确的外参。此两阶段方法效率高、无需专业设备,在少量人工干预下即可实现外参标定。最后,实验结果表明,在3个坐标轴上的平均误差仅为3.67、1.11、0.78 mm,在典型移动计算平台上相应的平均标定时间仅需约635 ms。     

离轴三反时间延迟积分CCD相机内方位元素和畸变的标定

由于测绘相机的关键几何参数内方位元素和畸变的标定精度决定相机的立体测绘精度,本文提出了一种离轴三反时间延迟积分( TDI) CCD相机内方位元素和畸变的标定方法.介绍了离轴三反TDICCD相机的光学系统和像面拼接方法,明确了该相机内方位元素和畸变的含义.建立了标定系统及相应的数学模型,应用最小二乘回归法求得了内方位元素和畸变的表达式.利用提出的方法标定了相机的内方位元素和畸变,并对标定误差进行了分析.结果表明:该方法对主点的标定精度可达1.0 μm(1σ),对主距的标定精度可达2.0 μm(1σ),对畸变的标定精度为2.3 μm(1σ).结果显示提出的标定方法快捷且有效.