本文關(guān)鍵詞：基于線激光的三維測量系統(tǒng)研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 激光掃描 模型重建 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 中心提取 避障

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步,三維激光掃描測量技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,如應(yīng)用在機械零部件的3D掃描與模型重建、焊接自動化中焊縫的檢測、機器人的定位導(dǎo)航與地圖重建以及障礙物檢測與規(guī)避安防等方面。三維激光掃描測量技術(shù)作為一種非接觸式光學(xué)測量方法,具有效率高、速度快、準(zhǔn)確性高以及非接觸的特性,正逐步成為當(dāng)前三維測量領(lǐng)域的一個重要研究分支。為了克服傳統(tǒng)激光掃描測量系統(tǒng)體積大、價格高的缺陷,本文搭建了一套由pcDuino8硬件板卡、單片機、線激光發(fā)射器、液晶顯示屏、步進(jìn)電機和攝像頭組成的低成本線激光掃描測量系統(tǒng),完成了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編寫。基于Qt Creator平臺,利用OpenCV完成了對線激光條紋的圖像處理和各點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,采用OpenGL實現(xiàn)對被測物點云的重建。針對線激光條紋中心提取的問題,分析了常用的激光條紋中心檢測算法,提出了基于閾值迭代的極值法和加權(quán)灰度重心法相結(jié)合的提取算法,取得了理想的提取效果。接著用線激光掃描系統(tǒng)對多個物體進(jìn)行了掃描實驗,物體表面均被很好地復(fù)原,驗證了整個掃描系統(tǒng)算法的準(zhǔn)確性,并從多個方面分析了系統(tǒng)測量誤差的原因。將線激光掃描測量系統(tǒng)作為一種三維測距傳感器,應(yīng)用到室內(nèi)移動機器人三維立體避障中,為了進(jìn)一步提升測量系統(tǒng)的效率,對線激光圖像處理算法進(jìn)行了改進(jìn)。并基于障礙物表面激光條紋信息的避障方法,在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行了移動機器人避障實驗,實驗結(jié)果驗證了該方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：激光掃描 模型重建 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 中心提取 避障
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TN249
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景和意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 三維測量技術(shù)研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 基于激光掃描的三維測量技術(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 課題研究內(nèi)容12-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 第二章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其原理分析14-21
• 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.1 測量系統(tǒng)組成14
• 2.1.2 測量系統(tǒng)工作流程14-15
• 2.2 系統(tǒng)原理分析15-20
• 2.2.1 三角測量原理15-16
• 2.2.2 系統(tǒng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換16-19
• 2.2.3 攝像頭成像模型19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 線激光測量系統(tǒng)軟硬件設(shè)計21-48
• 3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計21-26
• 3.1.1 電源模塊設(shè)計21
• 3.1.2 線激光驅(qū)動電路設(shè)計21-22
• 3.1.3 步進(jìn)電機驅(qū)動電路設(shè)計22-23
• 3.1.4 下位機控制電路設(shè)計23-24
• 3.1.5 攝像頭選擇24-25
• 3.1.6 液晶顯示屏選擇25
• 3.1.7 上位機硬件選擇25-26
• 3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計26-47
• 3.2.1 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)26
• 3.2.2 上位機軟件平臺搭建26-27
• 3.2.3 線激光條紋圖像處理27-36
• 3.2.4 物體三維顯示36-38
• 3.2.5 主控制器程序設(shè)計38-42
• 3.2.6 攝像頭校正42-45
• 3.2.7 三角測量法參數(shù)標(biāo)定45-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 測量實驗及誤差分析48-54
• 4.1 測量系統(tǒng)的配置48
• 4.2 掃描實驗48-50
• 4.3 測量系統(tǒng)誤差分析50-53
• 4.3.1 距離誤差50-52
• 4.3.2 被測物表面長寬誤差52
• 4.3.3 誤差分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 基于線激光測量系統(tǒng)的應(yīng)用54-62
• 5.1 移動機器人常用避障方法54
• 5.2 避障系統(tǒng)搭建54-55
• 5.3 測量系統(tǒng)圖像處理算法改進(jìn)55-57
• 5.3.1 圖像濾波55
• 5.3.2 圖像分割55-56
• 5.3.3 激光條紋中心提取56-57
• 5.4 基于線激光掃描的避障方法57-59
• 5.4.1 規(guī)避障礙物方法57-58
• 5.4.2 單通道避障方法58-59
• 5.4.3 多通道避障方法59
• 5.5 避障實驗59-61
• 5.6 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 總結(jié)62
• 6.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68

【相似文獻(xiàn)】

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