单传感器360°三维测量系统与高效标定方法

"一种新的360°三维测量系统及标定技术，旨在解决现有三维测量系统的复杂性、高标定要求和长时间测量的问题。该系统采用简单的结构，结合单个传感器、条纹投影系统、摄像机和两个前表面反射镜，能够快速获取物体的360°三维数据。测量过程分为两步：首先标定不含反射镜的系统，然后通过透过式投影屏对加入的反射镜系统进行二次标定，从而得到全局坐标系下的精确三维信息。实验结果显示，该系统构建成本低，标定精度高，重建速度快，适合现场应用。" 在本文中，作者提出了一种创新的360°三维测量技术，主要涉及以下几个关键知识点： 1. **三维测量系统**：传统的360°三维测量系统往往结构复杂，需要多传感器协同工作，导致标定难度大、测量时间长。而新的设计则简化了这一过程，使用单个传感器配合特殊光学元件实现全角度的三维信息获取。 2. **条纹投影系统**：条纹投影是结构光三维测量中的核心技术之一，通过将编码的光栅图案投射到物体表面，再由摄像机捕捉，可以计算出物体表面的深度信息。 3. **前表面反射镜**：该系统引入了两个前表面反射镜，用于扩大摄像机的视野，将左右两侧的图像反射至摄像机，这样无需移动或增加额外传感器即可获取物体全方位的图像数据。 4. **标定技术**：首先对基础系统（不包含反射镜）进行标定，建立摄像机的内在参数和外部参数。接着，通过加入反射镜并使用透过式投影屏进行二次标定，校准反射镜的位置和姿态，确保整个系统的几何精度。 5. **全局坐标系**：二次标定的结果使得所有测量数据都能统一到一个全局坐标系下，提高了测量结果的准确性和一致性。 6. **成本与效率**：实验表明，新系统不仅降低了搭建成本，而且由于其简化的结构和优化的标定流程，显著提高了三维测量的速度，适应了现场快速测量的需求。 7. **精度与重建质量**：尽管系统设计简化，但标定精度仍然较高，重建的物体三维模型具有良好的质量，验证了新方法的有效性和实用性。 这种新的360°三维测量系统及标定技术提供了一种高效、低成本的解决方案，对于三维测量领域特别是现场应用具有重要价值，有望推动三维测量技术的进一步发展。