基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

王鹏; 史瑞泽; 钟小峰; 孙长库

doi:10.3788/IRLA201746.0427001

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基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

王鹏, 史瑞泽, 钟小峰, 孙长库

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王鹏, 史瑞泽, 钟小峰, 孙长库. 基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4): 427001-0427001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0427001

引用本文:

王鹏, 史瑞泽, 钟小峰, 孙长库. 基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4): 427001-0427001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0427001

Wang Peng, Shi Ruize, Zhong Xiaofeng, Sun Changku. 3D scanning measurement system based on double-line projection and the line-plane constraint[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4): 427001-0427001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0427001

Citation:

Wang Peng, Shi Ruize, Zhong Xiaofeng, Sun Changku. 3D scanning measurement system based on double-line projection and the line-plane constraint[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4): 427001-0427001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0427001

基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0427001

1.
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072

基金项目:

国家自然科学基金（51375339）

详细信息

作者简介:
王鹏(1982-),男,副教授,博士,主要从事激光及光电检测方面的研究。Email:wang_peng@tju.edu.cn

中图分类号: TH744

3D scanning measurement system based on double-line projection and the line-plane constraint

1.
State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments,Tianjin University,Tianjin 300072,China

摘要: 将双目传感器和线结构光有机地结合到一起，设计了一套能够对大尺寸被测物进行无导轨三维扫描的测量系统。通过标定实现双目传感器与结构光传感器坐标系的统一。提出了一种双线投影模型，实现了双目标记点的立体匹配和标记点传感器坐标的测量。设计了基于线面约束的结构光测量模型，实现了物体表面光条三维信息的获取。采用空间几何相对不变性原则实现标记点传感器坐标和世界坐标的全局匹配，进而确定在测量位置处传感器坐标系与世界坐标系的转换关系。最终将传感器实时扫描测量的物体表面的三维点云数据转换到世界坐标系下，实现对被测物三维的扫描测量，工作距离下扫描测量精度优于0.08 mm。
- 3D测量 /
- 双线投影 /
- 立体匹配 /
- 线面约束
Abstract: A system about 3D scanning measurement towards large objects without rails was developed in this paper, which combined binocular sensor with structured-light sensor together and achieved the unity of their coordinate systems through calibration. The double-line projection model was presented, through which the system can complete the stereo matching of the mark points in the binocular sensor and get mark points' 3D coordinates. Based on the double-line projection model, a structured-light model named line-plane constraint was designed to get the modulated information of the light strips on the objects' surface. In order to build the relationship between the sensor coordinate system and the global coordinate system, the property of the space geometrical invariability of the mark points was used. In this way, the entire system of the sensor can convert the 3D points cloud data measured at different locations to the global system in real time. Thus, the entire sensor system can complete the 3D scanning measurement of the object, the measurement precision was better than 0.08 mm within the working distance.
- 3D measurement /
- double-line projection /
- stereo matching /
- line-plane constraint

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基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0427001

1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072

作者简介:
王鹏(1982-),男,副教授,博士,主要从事激光及光电检测方面的研究。Email:wang_peng@tju.edu.cn

收稿日期: 2016-08-05
修回日期: 2016-09-15
刊出日期: 2017-04-25

基金项目:

国家自然科学基金（51375339）

中图分类号: TH744

关键词:

摘要: 将双目传感器和线结构光有机地结合到一起，设计了一套能够对大尺寸被测物进行无导轨三维扫描的测量系统。通过标定实现双目传感器与结构光传感器坐标系的统一。提出了一种双线投影模型，实现了双目标记点的立体匹配和标记点传感器坐标的测量。设计了基于线面约束的结构光测量模型，实现了物体表面光条三维信息的获取。采用空间几何相对不变性原则实现标记点传感器坐标和世界坐标的全局匹配，进而确定在测量位置处传感器坐标系与世界坐标系的转换关系。最终将传感器实时扫描测量的物体表面的三维点云数据转换到世界坐标系下，实现对被测物三维的扫描测量，工作距离下扫描测量精度优于0.08 mm。