大型工件單目結構光三維掃描方法

陳思豪，王中任，肖光潤，晏 濤

（1.湖北文理學院機械工程學院，湖北襄陽441053；2.武漢科技大學機械自動化學院，湖北武漢430081）

1 引 言

隨著測量手段和技術的不斷發展，測量要求和測量場景的多樣化，物體的三維輪廓測量技術發展迅速，己經廣泛應用于測繪測量、產品的逆向工程、模具設計等多個領域［1］。許多具有復雜曲面形貌的大尺寸零部件需要三維實體數字化測量。而視覺測量法由于具有非接觸、自動化程度高、速度快、高精度等優點而成為受歡迎的測量技術之一［2］。目前的視覺三維重構多使用雙目視覺完成，即利用實際點在兩個相機圖像上不同位置來確定該物體的三維輪廓［3］。但由于該系統較為復雜，處理速度較慢，很難在工業實際上運用［4］。本文所研究的三維測量系統，則是以單目線結構光來完成，線激光垂直投射于待測表面，圖像采集設備和線激光的位置關系相對固定，利用移動平臺帶動物體運動，實現線激光對被測物體表面的全掃描，對相機拍攝到的線激光在被測物體表面的變形圖像進行分析和計算，最終重建被測物體表面的三維輪廓。該方法具有結構簡單、處理速度快、精度高等優點，讓其在工業實際中有更廣泛的應用［5］。

2 系統基本結構

線結構光三維視覺測量系統主要由硬件系統和軟件系統組成。硬件系統主要由CCD攝像機、線結構光激光器、圖像采集卡、計算機、工作臺及其控制器等組成。軟件系統按操作順序主要分為三部分：攝像機的標定、光平面的標定、工件的掃描測量。……