基于树莓派的三维扫描

1、基于树莓派的三维扫描仪研究与开发,姓名：吴剑波 学号：2013080103017 指导老师：黎业飞 2017.1,目录,1 树莓派的介绍 2 基本原理 （1）轮廓的获取 （2）轮廓深度的计算 （3）流程图 3 硬件部分 4 结论 5 心得,1 树莓派（ RaspberryPi ）的介绍,又称卡片式电脑，外形只有信用卡大小，却具有电脑的所有基本功能，这就是RaspberryPi电脑板，中文译名树莓派！ 树莓派在该项目中的主要作用： 1、作为主控制板进行初始化 2、通过配套的摄像头捕捉画面 3、控制激光进行扫描 4、给驱动（步进电机）提供控制信号,2 基本原理,要进行一个三维物体的扫描，就要获取到

2、其表面点的位置信息，也就是相对于设定坐标轴的坐标，之后在电脑中显示出来，构成扫描出来的图像。而其难点就在于获得点的位置信息。 这里采用两个步骤获取到三维物体表面信息的，一是先获取到其表面的投影轮廓，二是得到该轮廓相对于中心坐标轴的距离，也就是深度。这样就确定了一条轮廓的位置，通过重复上述步骤就可以得到完整的三维物体的形状。,（1）轮廓的获取,捕捉两张图，其中一张有激光标记，一张没有，其余一模一样，因此激光照射所在的物体表面就是对应的轮廓。将这两张图片转化成二进制映象，可以去除大部分相同的部分（多余的信息），然后激光标记的部分记为白色，其余部分记为黑色，所以白色的部分就是轮廓。,激光标记图,未用

3、激光标记图,转化成二进制映象,获得轮廓,（2）轮廓深度的计算,上面已经得到一条轮廓的形状，现在只要得到该轮廓到中心轴的距离就可以得到该轮廓的位置信息了。 现将激光与摄像头正对线的交点设在中心轴位置， 设深度为H，所以H就可以通过X求得 H=X/tan； X可由像素的个数乘以比例因子求出 H X,（3）流程图,否 是,开始,初始化,捕捉图像,打开激光,捕捉图像,关闭激光,两张图片的差,生成轮廓点,计算深度,形成点云,旋转转台增加角度,角度=360,保存点云,结束,3 硬件部分,（1）基本的框架 组成：梁，支架，激光发射 装置，摄像头，底座 转盘，步进电机，树莓派， 电源，驱动等。,（2）电路部分

4、, 步进电机的控制,步进电机通过步进电机驱动板和树莓派连接, 激光二极管的控制,由树莓派提供电压 当树莓派提供的是逻辑数1时， VccVb，二极管正向导电，此时二 极管发出激光；当树莓派提供的是 逻辑数0时，Vcc=0，此时二极管逆 向导电，此时二极管不发光。 由步进电机驱动板提供电压, 注意点,树莓派和步进电机驱动板必须要接同一个地 每个环节分别检测，不然一个环节错误很容易导致其他地方出错，甚至烧毁整块板子 注意角度问题,4 结论,树莓派作为开发板可以实现很多有意思的想法，此三维扫描仪基于树莓派就很简单地就实现了其功能。通过树莓派对摄像头，激光二极管，步进电机驱动板等的控制，加上一些对应模块的程序（打算用MATLAB编写），很轻易就可以实现对一个三维物体外形的扫描。但是到目前这步还是远远不够的，因为还差程序部分，特别是在对角度的控制进行编程比较难，实现它需要很高的技术。,5 心得,通过此次的SRT训练，受益匪浅。首先对一种开发板有了深入的了解，并用此实现了一个小小的功能，从中学到很多东西。其次以前很多在书本学到的知识在实际中得到应用，更加激发了自己对学习的热情。再然后在做SRT的过程中，碰到许多自己不懂的地方需要