【线激光扫描三维成像】原理介绍

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【线激光扫描三维成像】

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本文以 基于一维移动平台的线激光扫描三维成像项目为例，用通俗的语言让读者快速理解线激光扫描三维成像的原理。

文章目录

线激光扫描三维成像概念线激光扫描三维成像优点（相较于二维视觉）线激光扫描三维成像应用（简单列举）线激光扫描三维成像装置硬件选型装置搭建 线激光扫描三维成像软件实现算法列举标定原理二维图像处理原理三维点云处理原理 🕛 人的才能像挂钟一样，如果停止了摆动，就要落后了~🕛

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线激光扫描三维成像概念

线激光扫描：利用线激光器扫描待测物体，相机采集待测物体表面的形变激光线（二维图片）三维成像：计算机处理形变激光线的图片，通过一些算法计算得到待测物体表面三维点云数据

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综上所述，线激光扫描三维成像，就是在待测物体周围设置视觉传感器（相机+激光器），激光器投影到待测物体表面产生形变线激光，相机采集形变线激光图片，然后通过一定的算法计算得到待测物体表面的三维点云数据。

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线激光扫描三维成像优点（相较于二维视觉）

以工业流水线上对外形不规则且具有随机位姿的工件抓取为例：

二维视觉缺少深度信息，而三维视觉弥补了这个缺陷。

线激光扫描三维成像应用（简单列举）

线激光扫描三维成像装置

硬件选型

对于装置的硬件选型，其实没有一个固定的选型搭配，要根据实际应用场景去挑选合适的型号。下面列举必要的配件“

PC：主要是影响速度，在算法方面无法对速度进行提升之后，只有对硬件进行提升了。相机：一般选择工业相机，主要影响精度，工业相机的优点就是长时间工作稳定性好。线激光器：投影的激光线条越细越好，因为三维成像需要提取形变线激光的中心线。一维移动部件：传送带等。因为相机和激光器是固定不动的，需要移动装置载着待测物体移动，完成扫描。

装置搭建

线激光扫描三维成像装置可以如下图这样搭建。（1）工业相机（2）线激光器（3）工业镜头（4）铝型材（5）传送带（6）光电传感器（7）机械臂

线激光扫描三维成像软件实现

算法列举

要实现物体的三维成像，主要就是利用计算机处理相机采集的待测物体表面的形变激光线，说白了，就是一个对二维图像的处理过程。
可以简单的列举如下：

标定过程：相机标定，光平面标定、扫描方向标定。如果采用多相机，还会涉及多相机联合标定。二维图像处理：激光中心线提取。当然还会涉及一些常用的图像处理算法：去噪、二值化等等。三维点云处理：点云拼接、融合。当然还会涉及一些常用的点云处理算法：去噪、采样等等。其他算法：比如传送带运动控制，相机采集控制（多相机同步采集）等等。

标定原理

标定，其实就是得到一个转换关系，通过这个转换关系可以实现二维像点到三维物点的转换。相机标定：得到像点到物点转换关系，这里的得到的物点其实是假三维，因为其高度信息还是未知的。光平面标定：得到光平面方程，可以得到其高度信息。扫描方向标定：得到相邻两条形变线激光之间的间距，用于点云的排列。多相机联合标定：得到多个视角坐标系的转换关系，可以将多视角数据统一到同一个坐标系。

二维图像处理原理

投影的激光线，在物体表面的成像其实是有一定宽度的，我们需要提取到他的中心线坐标。
常见的光条中心线提取算法有：边缘法、中心法、细化法、极值法、灰度重心法、模板法、曲线拟合法等等。

三维点云处理原理

三维点云处理，主要就是点云融合，这里可能涉及到点云的去噪、下采样、孔洞填充等处理过程。

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