与微波和超声波相比.doc

与微波和超声波相比，光波波长短，在300nm（紫外）到3m（红外）范围内的光学三维传感器的角度分辨率和深度分辨率比微波和超声波高103到104数量级，主要通过三角法或者飞行时间法获得物体的深度信息，在三维测量领域运用的最多。1.2.2常用的光学三维测量基本原理常用的光学三维测量基本原理有3种：飞行时间法、干涉法和三角法(见图1)。（1)飞行时间法：飞行时间法是基于三维面形对结构光束产生的时间调制，一般采用激光，通过测量光波的飞行时间来获得距离信息，结合附加的扫描装置使光脉冲扫描整个待测对象就可以得到三维数据。飞行时间法以对信号检测的时间分辨率来换取距离测量精度，要得到高的测量精度，测量系统必须要有极高的时间分辨率，常用于大尺度远距离的测量。（2）干涉法：干涉测量是将一束相干光通过分光系统分成测量光和参考光，利用测量光波与参考光波的相干叠加来确定两束光之间的相位差，从而获得物体表面的深度信息。这种方法测量精度高，但测量范围受到光波波长的限制，只能测量微观表面的形貌和微小位移，不适于大尺度物体的检测。（3）光学三角测量法：光学三角法是最常用的一种光学三维测量技术，以传统的三角测量为基础，通过待测点相对于光学基准线偏移产生的角度变化计算该点的深度信息。根据具体照明方式的不同，光学三角法可分为两大类：被动三角法和基于结构光的主动三角法。双目视觉是典型的被动三维测量技术，它的优点在于其适应性强，可以在多种条件下灵活地测量物体的立体信息，缺点是需要大量的相关匹配运算以及较为复杂的空间几何参数的校准等问题，测量精度低，计算量较大，不适于精密计量，常用于三维目标的识别、理解以及位形分析等场合，在航空领域应用较多2。主动三维测量技术根据三维面形对于结构光场的调制方式不同，可分为时间调制和空间调制两大类。飞行时间法是典型的时间调制方法3，激光逐点扫描法、光切法和光栅投射法46是典型的空间调制方法。相位辅助光学三维测量系统的标定方法P2由于 TOF 测距仪每次只能测量一个空间点，因此在较大尺度的测量中，通常需要将 TOF 测距仪与扫描系统结合以实现对一定空间角范围内乃至全场的三维测量。代表性的商品化系统如图1-2所示，包括Zoller+Frhlich公司的IMAGER 5010、Leica 公司的 ScanStation 2、FARO 公司的 Focus3D和RIEGL公司的VZ-4000等，其测距精度均为 mm 量级，扫描速度均不低于 100 000 pts/sec 其中扫描速度最快的 IMAGER 5010 可达 1 016 000 pts/sec。VZ-6000参数有面阵的产品，精度更低 近景摄影测量 (需要人为设定特征点，或者提取特征点)近景摄影测量（Close Range Photogrammetry）通过对目标图像的记录、处理和计算来确定目标的几何信息，是传统摄影测量在近景范围（通常限定为小于100m）内的应用20-22。近景摄影测量的基本原理是视线交汇，从至少 2 个不同的位置拍摄目标的图像，每个位置均可以引出从相机到目标上兴趣点的视线（Lines of Sight），对应于同一兴趣点的视线在空间中相交，数学上求解交点即可获得兴趣点的三维坐标，如图 1-4 所示。图中同时展示了近景摄影测量的几个基本要素：图像坐标、相机内外参和畸变、附加观测带来的约束条件、三维坐标。在物理上，上述要素由视线关联，在数学上，光束平差算法提供了求解三维坐标时实现误差最小化和均衡化的解决方案。近景摄影测量按应用领域可以分为工业应用和非工业应用。在工业应用中，为达到较高的测量精度，测量的主要对象是投影或粘附在物体表面的人工标志点。在非工业应用中，近景摄影测量重建的主要对象是直接从图像中提取的特征点，但在必要时仍辅以人工标志点。主要是软件的图像处理，具体看/products/how-it-works.html，产品的网站。此产品为民用。/view/1747265.htm?fr=wordsearch 上面这个是微软出的，应该可以免费应用，试试看效果怎么样这个先试试，有安卓系统的了V-STARS系统，此为工业应用，具体看/link?url=wuRmHGeUBP-L691jG9yHlg4cD1ZdPMYHA_PZNj5at-EGEa72WCARSOh_5lBGWi33unW1fYYE05DbGwZoJnrMkK和/products_blank_39.html我们即使做，也不会做到工业的那么复杂，所以重点关注民用的怎么实现用几张照片就可以测出位置的。 激光三角法 基于三角法（Triangulation）进行测距是一种古老的方法，早在公元前便已经被希腊人应用于航海和天文中。上个世纪七八十年代以来，随着激光光源和其他光电器件的发展，基于激光三角法的三维测量开始逐渐得到应用。激光三角法的基本原理如图 1-7 所示36：由激光器发射的激光束经准直后照射到目标表面形成一个光点，光点经过成像透镜成像后被一个距离敏感的探测器（如 CCD）接收。目标的距离不同，光点在探测器上的成像位置随之改变。若激光束相对于探测器的位置和方向已知，即可由三角法计算目标光点的三维坐标。为获得较大的景深，准直光束、成像透镜、探测器平面三者之间的相对位置关系应满足Scheimpflug 条件37。根据扫描原理的不同，激光三角法常用的扫描方式可以分为两类43：主动式和被动式。主动式扫描时，传感器与被测目标的位置相对固定，通过控制光路来改变激光的出射方向实现扫描44, 45，如图 1-8(a)、(b)所示；被动扫描时，传感器内部结构光与探测器的相对位置保持固定，通过改变传感器与目标的相对位置实现扫描46-48，如图 1-8(c)、(d)所示。(人拿着仪器移动属于被动扫描，我们要做这种被动扫描即可)手持式扫描仪maxscan的资料见/show/w4SUS4VIBPn1pKzSEF8ctQ.html此段视频很好说明了问题（也是人为设定了很多的点） 结构照明法 基于结构照明的三维测量系统通常由结构光发生器和相机构成，其基本工作原理如图 1-10 所示49：由结构光发生器产生的结构光（图中的周期性彩色条纹）照射目标表面时，目标表面的高低起伏（表面形貌）会对结构光进行调制，使结构光的图案产生与之相关的变形，换句话说，结构