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中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司
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  • 三维视觉技术教学方案 结构光三角法3D实验系统  
  • 发布时间：2016/9/2 11:20:08   修改时间：2016/9/2 11:20:08 浏览次数：3227
  • 三维视觉技术教学方案 结构光三角法3D实验系统

  • 结构光三角法3D实验系统

    　　三维重构的方法有很多种，常被人们所熟知的有结构光三角法、多视角立体视觉、双目立体视觉、焦深法、立体光学法和时间飞行法等。每种方法各具优缺点，也有各自适应的场合。其中结构光三角法以其原理成熟、结构简单的优点，成为众多方法中应用最为广泛的方法之一。
    3D重构方法 硬件要求 适用的物体尺寸 输出结果
    结构光三角法 摄像机、激光器、运动机构、标定物 物体大小满足运动机构
    要求    		 3D模型，X、Y、Z方向图像，
    或者视差图

    多视角立体视觉

    多摄像机、标定物

    约>10cm

    3D模型或者X、Y、Z坐标

    双目立体视觉

    双摄像机、标定物

    约>10cm

    X、Y、Z坐标，视差图或者Z方向图像

    焦深法

    远心摄像机、能到达各个聚焦位置的硬件移动机构

    约<2cm

    Z方向图像

    立体光学法

    远心摄像机、至少三个平行照明光源

    受限于远心镜头视场

    Z方向图像

    3D传感器

    时间飞行法

    将近30cm-5m

    X、Y、Z方向图像



    　　结构光三角法的核心思路是激光器投下一根细而亮度均匀的激光条，产生一个激光面。摄像机与激光器形成一定夹角，通过标定建立激光面与摄像机图像坐标之间的相互转换关系。当物体经过这个激光面时，激光条将会产生相应的形变。拍摄求取形变激光条上的世界坐标，即可等同于求取物体表面的世界坐标。当整个物体匀速通过激光面，就可得到物体表面的zwyw坐标，而表面的xw可通过运动速度、运动精度以及摄像机的采集速度来保证。
    　　学习者通过该实验系统可深入浅出地了解到结构光三角法的3D重构原理，以及熟悉3D重构或3D测量的操作流程。 

    应用场景
    　?　轨道交通
    　?　路面检测
    　?　汽车制造
    　?　轮胎检测
    　?　逆向工程
    　?　机器手引导
    　?　三维测量
    　?　工业检测 

    系统特色
    　?　平台运动速度分手动/自动两种模式调整，模拟实际生产流水线的不同速度
    　?　提供三种不同价位、不同模式的解决方案
    　?　配有编码器、磁性传感器、IO卡以及报警装置
    　?　软件界面友好，支持二次开发，可实现功能扩展
    　?　可通过USB口控制电机运动，提供配套运动控制软件


    系统组成

    方案一：普通数字摄像机+激光器
    序号 主要组件名称 数量
    1 平移实验平台 1
    2

    面阵摄像机

    		 1
    3

    百万像素镜头

    		 1
    4

    激光器

    		 1
    5 标定板 1
    6

    可见红光带通滤镜

    		 1
    7

    编码器

    		 1
    8

    磁性传感器

    		 1
    9

    IO卡

    		 1
    10

    报警灯

    		 1
    11

    HALCON软件开发版

    		 1
    优点：成本低、灵活性高
    缺点：需要进行激光器与摄像机之间的标定 
     

    方案二：一体式智能3D传感器
    序号 主要组件名称 数量
    1 一体式智能3D传感器 1
    2

    编码器

    		 1
    3

    磁性传感器

    		 1
    4

    IO卡

    		 1
    5 报警灯 1
    优点：
    　　※不需要进行激光器与摄像机之间的标定
    　　※很好地解决温度给激光器所带来的误差
    　　※内嵌算法，对反光有很好的抑制
    　　※操作简易方便
    缺点：固定的分辨率与处理速度
     

    方案三：分体式智能3D传感器+激光器
    序号 主要组件名称 数量
    1 分体式智能3D传感器 1
    2

    高精度镜头

    		 1
    3

    激光器

    		 1
    4

    编码器

    		 1
    5 标定板 1
    6

    可见红光带通滤镜

    		 1
    7

    磁性传感器

    		 1
    8

    IO卡

    		 1
    9

    报警灯

    		 1

         		  
    　　　　　　 　　　　　　　
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