提高激光三维人体扫描系统性能的关键技术研究

激光三维人体扫描仪具有无接触、速度快、精度高、智能化等优点,广泛应用在服装工业、医学整形、汽车内部设计等方面,具有重要的应用价值和广阔的发展前景。 本文在激光三维人体扫描系统样机的基础上,对提高系统性能的关键技术做了大量的研究工作。 主要工作创新点如下: 1.提出了改进的梯度质心法用于提取激光光带中心,该算法可以处理人体局部复杂光带图像,并能快速完成计算,适用于激光三维人体扫描系统。 2.设计并加工了三维动态精密标定靶,该标定靶可以实现在水平面内任意形式的精密移动,在不同方位上得到数量足够多的三维标定点,不仅可用于摄像机内外参数的局部标定和多个三维传感器的全局标定,而且可用于多个三维传感器和彩色传感器的同时标定。 3.提出了基于共面点直接线性变换的摄像机畸变校正方法,在采用共面点线性求解的基础上充分考虑透镜畸变的影响,在根据摄像机的信息确定参数初值后,通过最小二乘优化算法修正变换矩阵及畸变系数,得到了最佳参数值。利用设计的动态精密标定靶及提出的畸变校正方法完成了激光三维人体扫描系统的标定。 4.设计了标准组合体用于测试激光三维人体扫描系统的性能,测量结果证明了本系统扫描物体所获得点云的准确性。最后对人体模特进行了扫描实验,实验结果验证了所提出理论和算法的有效性。