三维激光扫描系统及其在足底扫描中的应用

首先介绍了一种用于对人体足底形状进行快速测量,从而获得足底三维CAD模型的新型三维激光扫描仪;介绍了该三维激光扫描系统的工作原理;然后论述了系统的机械结构组成,以及单片机如何控制扫描头实现一维平动;接着介绍了逆向工程软件如何由点云数据经过构造曲线,然后构造成曲面片,并最终通过拼接构成完整曲面的实现方法和过程;最后介绍了该系统用于足底扫描的实例以及其广阔的应用前景.     

移动机器人基于三维激光测距的室内场景认知

研究了移动机器人在室内三维环境中的场景认知问题.室内场景框架具有结构化特性,而室 内多样化的物体则难以进行模型化表述. 本文利用区域扩张算法进行平面特征的提取,并根据平面属性及其相互间的空间关系,完成室 内场景框架的辨识.为了借鉴图像处理领域的物体识别方法, 本文提出一种基于Bearing Angle模型的激光测距数据表述方法,从而将三维点云数据转换为二维Bearing Angle图. 同一类物体中的个体形态具有多样性,同时观测视角也导致激光测距数据的显著差异.针对这些 问题,采用一种基于Gentleboost算法的有监督学习方法, 并利用物体碎片及其相对于物体中心的位置作为特征,从而完成室内场景中的物体认知. 利用室内场景框架辨识结果在Bearing Angle图中进行天棚、地面、墙壁、房门等区域的标记,并利用所产生的语义信息去除错误的认知结果,从而有助于提高识别率. 利用实际机器人平台所获得的实验结果验证了所提方法的有效性.     

一种获取物体3维信息的多轴机器人激光扫描系统

针对机器人工作范围有限引起扫描范围小的问题,建立了一种由机器人?便携式线激光3维扫描仪以及旋转平台构成的多轴激光扫描系统。利用半径已知的球体作为参照工具,机器人手持便携式扫描仪对球体进行扫描,精确标定了便携式扫描仪与机器人的方位关系。同时,提出了一种标定转台中心轴线的方法,该方法利用旋转平台上的参考球,在两个不同高度的旋转圆心精确标定出了转轴的方位。实验结果表明,该多轴激光扫描系统可以多角度、多方位对大尺寸物体进行扫描,并有着稳定、灵活以及精度高的特点。     

三维激光彩色扫描系统的研究

本文介绍了三维重建的主要方法,在此基础之上详细之上详细介绍了我们研制的三维激光彩色扫描系统的基本原理,在硬件及其控制部分和软件处理部分中分别介绍了这两部分的原理及实现方法,最后给出了实验结果。     

激光扫描历史建筑精细化重建与部件化管理

针对历史建筑三维重建的精度要求高、产生部件信息数量多的问题,提出地面激光扫描的高精度精细化模型重建的方法以及对模型进行部件化管理的策略。基于上海外滩历史建筑群,在三维激光点云数据所获取的高精度建筑物空间信息的基础上实施精细化模型重建,细化建筑物的空间信息;针对历史建筑的特点,对建筑物模型信息和对应的属性信息进行多层次部件化管理。最后以具有典型外滩历史建筑特征的亚细亚大楼为实例,基于以上方法构建历史建筑数字档案。成果表明,重建模型达到建筑保护的精度需求,以部件为基本单位的方式可以有效地组织和管理海量模型信息和属性信息,并且信息的统计、归纳、调用也更为便捷。     

Camera Calibration for 3D Color Scanning System Using Virtual 3D Model

Instead of traditionally using a 3D physical model with many control points on it, a calibration plate with printed chess grid and movable along its normal direction is implemented to provide large area 3D control points with variable Z values. Experiments show that the approach presented is effective for reconstructing 3D color objects in computer vision system.     

牙颌模型激光三维扫描测量分析系统

介绍了一种牙颌模型激光三维扫描测量分析系统。根据牙颌模型的结构特点设计的专用激光扫描系统用于获取牙颌模型的三维数字化信息 ,计算机对数字化模型进行测量分析 ,为正畸治疗提供了依据     

基于图像的三维扫描系统

本文新实现一种基于图像的三维扫描系统,各支撑杆根据高度分层设有相应扫描装置;当人体位于支撑杆中间时,通过通过放置一周的带有高清摄像头的树莓派同时拍照被测人后,合成被测者的人体三维模型,用作虚拟试衣和后续使用.本三维扫描系统成本低廉,克服了现有技术中扫描系统使用成本高的问题.     

基于三维激光扫描的物体重构建模

物体拍摄环境具有测量数据量大、物体外轮廓信息复杂等特点,采用当前方法能够获得物体精确的三维点云数据,但缺乏颜色和纹理信息,导致物体重构精度不高,真实感较差;为此,提出一种基于三维激光扫描的物体重构建模方法;该方法通过三维激光扫描技术获取物体点云数据,采用显式的欧拉积分方法对物体整个三维曲面进行平滑,依据三角生长法进行物体三维空间三角划分,将物体网格顶点向球面进行映射,由此构造物体三角网格模型,通过迭代最近点算法对物体非同步点云数据初步匹配结果进行精确配准,利用最近点搜索算法将经多视图立体视觉算法优化后的物体颜色信息和三维点云数据坐标相融合;实验结果表明,所提方法可以快速精确地建立物体三维重构模型,验证了所提方法的可行性。     

基于标记点图案的三维脚型建模与测量方法

面向个性化制鞋,提出并实现了一种新颖的基于立体视觉原理的三维脚型建模与测量方法.该方法把标记点图案设置在袜子上,通过10台普通摄像机来采集用户穿着这种袜子的脚型图像;然后从脚型图像中提取出标记点并进行匹配,根据立体视觉原理重建出袜子上各个标记点的三维几何位置,并利用三角化处理以及曲面细分等手段获取用户的三维脚型;最后根据制鞋工艺要求测量出制鞋相关的参数.实验结果表明,该方法可瞬间完成无盲区图像的采集,有效地减少了生物体抖动所带来的误差,使误差在±1mm之内,可应用于个性化制鞋服务.     

基于扫描激光测距数据的建筑物三维重建

建筑物的三维信息是重要的基础地理信息,可以应用于城市的规划、管理等方面,而机载激光扫描测距系统在城市建筑物的三维重建方面具有重要的应用价值。针对我国自行研制的机载激光扫描测距数据提出了一套利用稀疏激光测距数据自动提取建筑物三维信息的方法。首先根据测量的激光距离和相应的姿态、位置信息计算出激光采样点的三维位置,进而可以生成城市的数字表面模型(DSM)和城市的数字地面模型(DTM),依据它们能准确地提取出建筑物的轮廓信息,最后根据建筑物具有规则的形状这个特点来对建筑物的轮廓线进行规则化处理而最终恢复建筑物的三维信息。通过对北京城市北部地区的实际处理,说明了该方法的可行性。     

移动机器人激光超声定位系统

本文提出了一种基于激光超声技术来实现移动机器人定位的方法。基于惯性导航系统的陀螺仪来提供机器人实时的方向和位置信息,新型的激光超声绝对定位系统消除机器人在惯性导航系统中方向和位置的累计误差。基于传感器、环境观测和机器人的运动建立了相应的模型,并以扩展卡尔曼滤波技术将多种传感器的信息进行融合,从而最终实现了移动机器人的精确定位。     

三维激光点云数据的可视化研究

大量的点云数据是通过三维激光扫描得到的,而点云数据的显示快慢受到了数据索引的直接影响,这是一个基础性问题。经过研究,八叉树与叶节点KD树相结合的混合空间索引结构以及LOD构建的层次细节模型是用来解决点云数据管理与可视化效率不高的问题的有效方法。在局部,通过在叶子节点中构建的KD树实现高效的查询和显示;在全局,为了实现快速检索与调度使用了八叉树模型。采用这种混合数据模型进行点云组织,建立空间索引,并对点云数据进行LOD构建,实现了点云数据的高效检索以及可视化。     

基于三维激光扫描的快速建模方法研究

介绍了三维激光扫描技术的含义及特点,相对于传统方法的优势,以某型装甲车负重轮的三维模型构建为例,从点云数据获取、数据预处理、利用3D MAX进行模型构建,实现负重轮由实物到点云,由点云到三维模型的快速构建.     

全自动深度相机三维扫描系统

提出一个具有兼容性、完整性的3D扫描自拍系统,能够简单、快速地重建出带有丰富细节及纹理信息的人体模型.主要的特点是兼容现有的深度的扫描仪,且建模重建过程只需通过简单的交互即可完成.较之前的做法,其主要贡献是提出了一种基于距离场的模型补洞算法,利用数据驱动方式获得较好的形状参数,能够在不损失模型细节的情况下,自动补出头顶的形状,避免深度相机无法扫描头发的缺陷,使扫描变得更加方便,快捷,也提出了一种针对深度相机的纹理自动贴图算法,利用采集的深度数据驱动,可自动计算纹理坐标,均衡不同图片间光照的差别,从而获得最佳的纹理效果.     

基于光切法的全三维量脚制鞋系统的设计和实现

介绍了基于光切法的全三维量脚制鞋系统。利用基于光切法的三维形貌扫描仪对足型进行测量,得到精度为±0.4mm的足型数据。根据足部关键参数,选择标准鞋楦。将脚型划分为多个特征段,足型数据和标准鞋楦的规则化点云拟合为NURBS曲线,各段内根据脚型的特点对标准鞋楦进行整体缩放以局部修改,利用能量优化原则同时修改控制点和权因子,对标准鞋楦进行修改,使其符合脚型的整体三维特点。定制鞋楦建模后,利用等距面法得到鞋楦的刀具加工轨迹并转化为通用格式的NC代码送入数据刻楦机进行加工,定制的鞋楦用于生产适合脚型的鞋子。该系统打破了根据有限的足部参数来选鞋的传统,真正实现了基于全三维足型数据的量脚制鞋。     

基于激光扫描仪的树干三维重建方法研究

本文介绍了一种利用三维激光扫描仪,对树木枝干进行三维重建的方法.首先利用激光扫描仪获取一系列树木枝干的坐标数据,继而通过筛选这些数据来重建一系列树木枝干的片断模型,最后利用所得到的这些片断模型进行拼合,从而得到完整枝干的三维模型.利用这种方法重建出来的枝干模型是一系列圆柱体经过空间的叠加而构成的.这种三维重建方法所得到的模型可用于树胸高度的测量以及树干锥度和倾斜度的估算等领域,在实际应用中取得了良好的效果.     

基于3D扫描技术的数控雕刻系统

本文介绍了一种基于3D扫描技术来实现先进高速雕刻的数控雕刻系统.即利用物体表面三维形状测量技术来获取实物模型表面的3D扫描数据,经计算机处理之后,存储为3D格式文件,再将该格式的文件转换成刀路NC格式文件,最后输入到数控雕刻系统的输入单元内雕刻出物体的3D模型.整个系统的软硬件自行设计搭建,并在文中给出了实例制作过程.     

基于三维激光引导的加料机械臂精准定位研究

在铁水加注等钢铁冶炼的重型生产场景中,由于作业行程远、温度高等原因均采用人工操作。设计开发了基于三维激光扫描技术的加料机械臂精准定位系统。该系统以机械臂和三维激光扫描仪为基础,采用手眼标定方式得到转换矩阵,根据所获得的靶球坐标得到下料口在机械臂坐标系下的精确位置,最终实现下料管的安装和拆卸。现场测试证明,该系统可以替代操作人员进行自动加料作业。     

三维激光HDS3000扫描仪点位精度分析与研究

在不同的实验条件下对三维激光扫描仪的点位精度进行分析研究,结果表明扫描距离误差随距离的增加而增大,角度、反射面和环境因素不是点位中误差的主要来源,点位中误差主要由仪器本身引起。