多結構光測量技術的應用分析

戴誠銘

湖南常德外國語學校

多結構光測量技術的應用分析

戴誠銘

湖南常德外國語學校

在建筑業的發展下，人們對于地形測量精度的要求越來越高，傳統觀測儀器精度高、操作簡便，但是存在效率低下、工作量大、容易破壞地形的缺點，應用多結構光技術則顯著彌補了傳統地形測量技術中存在的不足。本文主要針對多結構光在地形測量中的應用進行分析。

多結構光 地形測量 應用

1 引言

在測量的地形領域中，具有觀測原理的儀器有水準儀、經緯儀、全站儀等，它們的觀測度高、操作簡單被得到廣泛的使用。這些方法一般用于單點的接觸式測量，存在著許多的缺陷，但是結構光視覺測量技術更具有精確性和高效性，它補足了簡單儀器的很多技術上的不足。結構光視覺測量是一種主動視覺測量，它是獲取物體表面信息的一種技術，有很大的量程和精確度高，圖像信息獲取簡單，有較強的實時性，它在機器視覺、工業檢測等領域應用的非常廣泛。結構光的方式有很多不同種類，像點結構光法、線結構光法和多結構光結構方法等很多。點結構光法還有線結構光法獲取圖像的信息有較為成熟的技術，但是效率較低。而多結構光法既能有效地提高測量速度，又能對大尺度、復雜曲面的輪廓進行測量。

2 多線結構光測量系統

2.1 測量系統結構和工作原理

測量系統里有CCD、激光定位點傳感器、激光源、攝像機、計算機和控制結構等各部分零件組成。它的工作原理是：先是由激光源向四周被測物體投射一組間距相等且相互平行的激光平面，激光平面和物體表面相交并且形成一組反應表面特征的激光紋；在此期間，由激光點傳感器沿垂直于激光平面的地方發射一組與其相互平行的激光光束，此光束與待測物體相交，并且成為一組激光定位點，其次，CCD攝像機可以通過計算機發出的指令，然后沿著攝像機透鏡的主光軸，且與激光平面垂直，然后，可以根據激光定位點知道相對的坐標，對光條紋的圖像進行矯正，最后，通過二維和三維圖像來分析軟件對其進行相關的分析。

2.2 激光平面的誤差

測量系統的重要組成部分有激光源，測量系統可靠并且容易實現激光器方式的構造，為了達到系統的測量精度，激光平面必須相互平行。在激光平面上以激光源為中心，直徑分為4個檢查的圓環有1000mm、2000mm、3000mm、4000mm，每個被檢測的圓環上設置4個等間距的測量點，再沿著每個測量點的垂直方向固定刻度的板，激光平面的角度要與其平行，然后再調整刻度板，使其起始刻度線與起始高度的激光中心線重合，并且在刻度的3個位置分別讀取每一個中心線的刻度值，讀取其平均值為激光線的讀數，把每個圓環上的4個測點的讀數計算平均，得到激光平面的間距測量值，最后，分析測量值與出現的誤差。

3 沖刷坑地形測量

3.1 測針方法

精確的測量地形表面的特點的三維坐標測針法，重點是在地形導軌上的平移定位，精確定位到地形表面上隨便一點，即可實現的平面坐標和表面深度值的測量，我們沿著地形的橫、縱的地方布置直線導軌，平行布置兩根縱向的導軌，在縱向導軌上，橫向導軌用兩端的滑塊在其上方滑動，在橫向導軌上安裝固定滑塊，并且可在導軌上自由的滑動，導軌上有最小的刻度，其刻度為1mm。

3.2 多線結構光方法

測量中光的平面間距為50mm，使測量的精確必須增加光源的掃描密度。因為激光平面與多光平面平行，被測的地形形成的激光紋與光平面形成的地形的等高線。形成的方法如下：從起始的高度開始以10mm的間距以垂直的方向升高激光源，拍攝出5組不同的光紋圖像，以第一個為起測的高度；將圖像處理并且導入，根據5組數據矯正圖像的尺寸并且確定，然后將圖像導入CAD，并提取出條紋，得到不同的圖像，在進行疊加合成等高線圖。

3.3 檢測結果并進行對比

在模塊中，形成的三維紋理模型，再通過查詢精確的得到測點的高程值，選出不同地形代表的不同的深度選取4、10、12、13、14五個斷面，把測量的數據作為標準值，然后我們把兩種的測量的方法得到的值統一好后，在進行對比。從5個斷面的值分析，斜率與數值近似于1，表現了它們的線性相關。

4 結束語

本篇文章是在多線結構光方法的基礎上應用于多線結構光的測量系統中的沖刷坑地形測量的實驗應用中，在測量的結果分析通過測針法進行對比，可以得出結論如下：多線結構光方法在觀測方面精確度和效率相對比較很高，是一種非接觸式的測量的方法，在實現三維立體沖坑地形的測量的應用中具有一定的應用價值與實用性。與測針測量的方法相比較而言，多線結構光方法更有巨大的潛力在地形精細測量和精確的建模方面。伴隨著線結構光的就發展，這個科技將在復雜的地形測量方面有更廣闊的前途。

[1]劉順濤,駱華芬,陳雪梅,徐靜.結構光測量系統的標定方法綜述[J].激光技術.2015(02)

[2]劉瑜,劉纏牢,蘇海.一種基于結構光雙目視覺的特征匹配算法研究[J].光學儀器.2014(02)

[3]張之灃,汪蘇,苗新剛,鄭嬌.工業機器人輔助3D激光掃描測量系統的軌跡規劃[J].機床與液壓.2013(17)

[4]劉進,渾明,李文俊.三維攝影測量技術在水輪機葉片制造中的應用[J].大電機技術.2013(01)