三维激光扫描仪：结构光测距与摄像机定标

本资源主要讨论了三维激光扫描仪的工作原理和线性模型摄像机定标的理论知识，涉及点的空间坐标计算以及摄像机坐标系与世界坐标系的关系。 三维激光扫描仪是通过结构光测距技术来获取物体表面的三维信息。这种技术利用光源（通常是激光）投射出特定形状的光，如线状光，照射到物体表面，形成光条纹。通过摄像机捕获这些光条纹的图像，可以分析出物体表面的形状和深度信息。例如，线光源形成的狭窄激光平面投射到物体上，产生光条纹，摄像机拍摄到的图像不再是直线，而是物体表面形状的反映。通过对物体旋转时捕获的连续图像进行处理，可以得到物体表面所有点的深度和高度信息。 线性模型摄像机定标是计算机视觉领域的重要概念，它用于建立图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系之间的关系。摄像机模型简化了光学成像的几何过程，通常采用针孔模型。在这个模型中，图像上的每个像素对应于真实世界中的一个点。图像坐标系是以像素为单位的，其中u和v轴分别代表图像的列数和行数。为了将图像坐标转换为物理空间坐标，需要知道摄像机的内参（如焦距、主点位置）以及外参（摄像机相对于世界坐标的姿态），这些参数通过摄像机定标实验获得。 在实际应用中，计算图中的点的空间坐标，需要结合三维激光扫描仪的测量数据和摄像机的定标参数。首先，根据激光条纹图像计算出每个像素的深度和高度，然后利用摄像机的内参将像素坐标转换为摄像机坐标，最后通过外参将摄像机坐标映射到世界坐标系中，从而得到物体表面点的精确空间坐标。 总结来说，这个考察题的核心在于理解三维激光扫描仪如何获取和处理数据，以及如何通过线性模型摄像机定标来解析图像数据，最终计算出点在三维空间中的位置。掌握这些知识对于理解和实现三维扫描系统至关重要。