揚(yáng)州巨型高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀

來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-03-27

以**形激光條紋取代單一激光光點(diǎn),將激光條紋對待測物作掃描,大幅加速了整個(gè)測量的進(jìn)程。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測距激光掃描技術(shù)的協(xié)會之一(1978)。手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過上述的三角形測距法建構(gòu)出3D圖形:透過手持式設(shè)備,對待測物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線性激光光。以兩個(gè)或兩個(gè)以上的偵測器(電耦組件或位置感測組件)測量待測物的表面到手持激光產(chǎn)品的距離,通常還需要借助特定引用點(diǎn)-通常是具黏性、可反射的貼片-用來當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù),會被導(dǎo)入電腦中,并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型。手持式激光掃描儀,通常還會綜合被動式掃描(可見光)獲得的數(shù)據(jù)(如待測物的結(jié)構(gòu)、色彩分布),建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。借助人類視覺系統(tǒng)之獨(dú)特性能,輔助完成重建程序。揚(yáng)州巨型高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀

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輪廓法此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構(gòu)成三維形體。當(dāng)物體的部分表面無法在輪廓線上展現(xiàn)時(shí),重建后將丟失三維信息。常見的方式是將待測物放置于電動轉(zhuǎn)盤上,每次旋轉(zhuǎn)一小角度后拍攝其視頻,再經(jīng)由視頻處理技巧去除背景并取出輪廓線條,搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型。用戶輔助另外有些方法在重建過程中需要用戶提供信息,借助人類視覺系統(tǒng)之獨(dú)特性能,輔助完成重建程序。這些方式都是基于照片攝影原理,針對同個(gè)物體拍攝視頻以推算三維信息。另一種類似的方式是全景重建(panoramicreconstruction),乃是在定點(diǎn)上拍攝四周視頻使之得以重建場景環(huán)境。揚(yáng)州巨型高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而激光光能達(dá)到極高之精確度,然而這種方法對于噪聲相當(dāng)敏感。

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手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過上述的三角形測距法建構(gòu)出3D圖形:透過手持式設(shè)備,對待測物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線性激光光。以兩個(gè)或兩個(gè)以上的偵測器(電耦組件或位置感測組件)測量待測物的表面到手持激光產(chǎn)品的距離,通常還需要借助特定引用點(diǎn)-通常是具黏性、可反射的貼片-用來當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù),會被導(dǎo)入電腦中,并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型。手持式激光掃描儀,通常還會綜合被動式掃描(可見光)獲得的數(shù)據(jù)(如待測物的結(jié)構(gòu)、色彩分布),建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。結(jié)構(gòu)光源(StructuredLighting)將一維或二維的圖像投影至被測物上,根據(jù)圖像的形變情形,判斷被測物的表面形狀,可以非常快的速度進(jìn)行掃描,相對于一次測量一點(diǎn)的探頭,此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,故能用于動態(tài)測量。

色度成形法(ShapefromShading)早期由B.K.P.Horn等學(xué)者提出,使用視頻像素的亮度值代入預(yù)先設(shè)計(jì)之色度模型中求解,方程式之解即深度信息。由于方程組中的未知數(shù)多過限制條件,因此須借由更多假設(shè)條件縮小解集之范圍。例如加入表面可微分性質(zhì)(differentiability)、曲率限制(curvatureconstraint)、光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解。此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法。立體光學(xué)法(PhotometricStereo)為了彌補(bǔ)光度成形法中單張照片提供之信息不足,立體光學(xué)法采用一個(gè)相機(jī)拍攝多張照片,這些照片的拍攝角度是相同的,其中的差別是光線的照明條件。**簡單的立體光學(xué)法使用三盞光源,從三個(gè)不同的方向照射待測物,每次*打開一盞光源。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學(xué)中的完美漫射(perfectdiffusion)模型解出物體表面的梯度向量(gradients),經(jīng)過向量場的積分后即可得到三維模型。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertiansurface)的物體。此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,故能用于動態(tài)測量。

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立體視覺法(Stereoscopic)傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)使用兩個(gè)放在一起的攝影機(jī),平行注視待重建之物體。此方法在概念上,類似人類借由雙眼感知的視頻相疊推算深度[1](當(dāng)然實(shí)際上人腦對深度信息的感知?dú)v程復(fù)雜許多),若已知兩個(gè)攝影機(jī)的彼此間距與焦距長度,而截取的左右兩張圖片又能成功疊合,則深度信息可迅速推得。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析(correspondenceanalysis),一般使用區(qū)塊比對(blockmatching)或?qū)O幾何(epipolargeometry)算法達(dá)成。使用兩個(gè)攝影機(jī)的立體視覺法又稱做雙眼視覺法(binocular),另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法。乃是在定點(diǎn)上拍攝四周視頻使之得以重建場景環(huán)境。揚(yáng)州巨型高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型。揚(yáng)州巨型高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀

由于三維掃描儀的掃描范圍有限,因此常需要變換掃描儀與物體的相對位置或?qū)⑽矬w放置于電動轉(zhuǎn)盤(turnabletable)上,經(jīng)過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個(gè)片面模型集成的技術(shù)稱做視頻配準(zhǔn)(imageregistration)或?qū)R(alignment),其中涉及多種三維比對(3D-matching)方法。三維掃描儀分類為接觸式(contact)與非接觸式(non-contact)兩種,后者又可分為主動掃描(active)與被動掃描(passive),這些分類下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法。使用可見光視頻達(dá)成重建的方法,又稱做基于機(jī)器視覺(vision-based)的方式,是***機(jī)器視覺研究主流之一。揚(yáng)州巨型高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀

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