收藏本站
《首都师范大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三维旋转激光扫描系统设计与实现

吴俣  
【摘要】: 三维激光扫描技术,可以快速而精确地获取现实世界的几何特征信息,完成对目标物体和相应场景的数字化建模。在工业、国防、测绘、文物保护、虚拟现实和可视化等诸多领域,该技术已经得到了广泛的应用。其中,由二维激光扫描器增加与扫描方向相正交的一维运动轴,可以用低廉的价格得到三维激光扫描器。常见的三维旋转式激光扫描系统主要由二维激光传感器获取扫描路径上一系列连续测量点的距离信息和垂直面的角度信息,由旋转平台上的角度传感器获取扫描瞬时的平面角度信息。通过时间匹配,将测量点坐标转换至三维空间坐标系下,得到相应的三维激光点云。 本文设计了一种基于伺服电机、单片机和双读数头的三维激光扫描系统,主要用于360度的旋转扫描,以获取场景的三维数据。该扫描系统实现了自定角度、速度、方向和数据获取频率的旋转式扫描,具有很好的旋转平面角精度和测点精度。同时,以组件的方式构成,可以通过更换更高精度的激光传感器并负载CCD相机,实现更强大的扫描功能。其中,旋转测量平台负载大,适用于各种不同的二维扫描传感器,可以自行设置数据获取的频率,方便与扫描传感器进行时间同步。该设计针对实际中细节扫描的需求,数据获取频率、旋转初始和终止角度以及旋转速度可调,具有很强的操控性。上位机实时处理和显示激光点云,方便观测。系统中采用的多种控制误差方法,有效地减小了系统误差,使系统的精度达到很高的水平。 本文根据二维激光传感器,设计并实现了三维扫描的相应组件。着重研究了减少误差和提高精度的方法,经大量的系统标定实验证明,本文设计和实现的360度三维旋转激光扫描系统具有快速精确的特点,最大角度分辨率为2角秒,测量精度为厘米级,可以用于三维场景重建。
【学位授予单位】:首都师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN249

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谭贲;基于车载激光扫描数据的城市典型地物分类方法研究[D];首都师范大学;2011年
2 侯艳芳;车载多传感器系统中面阵CCD图像的智能采集及应用[D];中国测绘科学研究院;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏胜利;项志宇;;基于二维激光雷达的自动室内三维重建系统[J];传感技术学报;2007年05期
2 陈允芳;叶泽田;张恒铁;石波;;多传感器组合的移动车载数据采集系统研究[J];传感器与微系统;2006年12期
3 陈允芳;叶泽田;谢彩香;石波;王贵宾;;IMU/DGPS辅助车载CCD及激光扫描仪三维数据采集与建模[J];测绘科学;2006年05期
4 陈允芳;叶泽田;;基于多传感器融合的车载移动测图系统研究[J];测绘通报;2007年01期
5 史文中,李必军,李清泉;基于投影点密度的车载激光扫描距离图像分割方法[J];测绘学报;2005年02期
6 李德仁;;移动测量技术及其应用[J];地理空间信息;2006年04期
7 王贵宾;张爱武;陈允芳;;车载激光采集系统中三维信息联合解算方法[J];光学技术;2007年S1期
8 王健;靳奉祥;卢秀山;;3Dsurs中激光扫描仪工作平台的姿态纠正[J];计算机工程与应用;2006年17期
9 刘阳,唐罗生,李圣怡,吴琦,艾长双;快速逆向工程技术及其在产品开发中的应用[J];机械设计与制造;1999年01期
10 卢秀山;黄磊;;基于激光扫描数据的建筑物信息格网化提取方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2007年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程亚平;陈黎卿;;GPS系统在汽车系统中的应用[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年05期
2 张耀波;DEM在公路设计中的应用[J];安徽地质;2002年03期
3 李粉玲;李京忠;张琦翔;;DEM提取坡度·坡向算法的对比研究[J];安徽农业科学;2008年17期
4 薛金林;徐丽明;;多功能农业机器人及其关键技术分析[J];安徽农业科学;2009年15期
5 谭勇;许联芳;;DEM在土地利用总体规划中的应用[J];安徽农业科学;2010年19期
6 马驰,宋伟东;利用DWG格式地形图建立城市DEM[J];鞍山科技大学学报;2004年05期
7 张进;王万平;吴钦章;;基于光电跟踪系统的联合Kalman滤波器算法研究[J];半导体光电;2008年04期
8 王宇龙,熊继军,张文栋;智能机器人的研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期
9 吴建平;王世林;周四春;黄欢;;反应堆样品照射控制装置设计[J];微纳电子技术;2007年Z1期
10 朱强;孙敏;陈秀万;;基于动态数字地形模型的流域产汇流模拟方法[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾宪伟;方洋旺;伍友利;王洪强;刘加丛;;一种新的最优制导律[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 马小平;汪永东;樊阳;;模糊证据理论的深入研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 胡玉兰;范晓静;;基于D-S证据理论改进方法的目标识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 朱茵;王军利;;交通管理综合信息融合模型研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 陈东;杨生鹏;庄严;王伟;;基于视觉信息的三维激光点云渲染与深度图构建[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 郭思彤;刘晖;向锋;;CORS网络互联与共享服务技术的研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 张凤;倪苏妮;杜明义;;基于MMS的道路养护信息管理系统[A];2011城市发展与规划大会论文集[C];2011年
10 胡志奇;吴海翔;许欢;朱隽典;梁益锋;;便携式矿井检测仪[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 宁安良;面向3G终端的移动地理信息服务研究[D];中国海洋大学;2010年
3 何建民;面向网络社区聆听客户声音方法研究[D];合肥工业大学;2010年
4 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
5 范剑英;结构光深度图像获取和处理与三维重建研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 岑健;基于人工免疫系统的机组复合故障诊断技术研究[D];华南理工大学;2010年
7 刘美;WSN多目标跟踪节点任务分配及跟踪算法研究[D];华南理工大学;2010年
8 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
9 张寿明;基于冶炼过程及终点判断技术的烟化炉智能控制系统研究[D];昆明理工大学;2009年
10 赵雷刚;发动机台架试验过程实时监测与预警方法研究[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 王飞;基于MAPGIS的开采沉陷预计分析系统[D];河南理工大学;2010年
4 梁鹏帅;基于OpenGL的三维可视地理信息系统初步设计[D];河南理工大学;2010年
5 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
6 焉杰;多传感器时滞系统信息融合及其仿真[D];山东科技大学;2010年
7 王丽玲;徐庄煤矿抽风机工作参数在线监测系统的设计[D];山东科技大学;2010年
8 解斐斐;UAV城市高质量DOM制作方法研究[D];山东科技大学;2010年
9 狄东晗;矿井风机监控保护系统研究[D];山东科技大学;2010年
10 张西雅;基于信息融合的汽车防追尾避撞目标识别研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈允芳;叶泽田;张恒铁;石波;;多传感器组合的移动车载数据采集系统研究[J];传感器与微系统;2006年12期
2 尤红建,苏林;基于机载激光扫描数据提取建筑物的研究现状[J];测绘科学;2005年05期
3 陈允芳;叶泽田;谢彩香;石波;王贵宾;;IMU/DGPS辅助车载CCD及激光扫描仪三维数据采集与建模[J];测绘科学;2006年05期
4 王冬;卢秀山;;车载式三维信息采集系统中多坐标系统转换实现[J];测绘科学;2007年04期
5 孟峰;李海涛;吴侃;;LIDAR点云数据的建筑物特征线提取[J];测绘科学;2008年05期
6 杨洋;张永生;邹晓亮;张皓;;一种改进的基于坡度变化的机载激光雷达点云滤波方法[J];测绘科学;2008年S1期
7 曲文乾;叶泽田;王雷斌;胡晓乐;侯明辉;;航向测量仪在车载三维信息采集系统中的应用[J];测绘科学;2009年02期
8 陈炜;胡广伦;;机载激光扫描测量原理及其发展与应用[J];测绘科技通讯;1997年02期
9 陈允芳;叶泽田;;基于多传感器融合的车载移动测图系统研究[J];测绘通报;2007年01期
10 黄金浪;;基于TerraScan的LiDAR数据处理[J];测绘通报;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 董劲峰;张岩;臧岩;;组合导航的研究[A];中国惯性技术学会测试专业委员会第八次学术交流会论文集[C];2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 谢勇辉;三维激光扫描系统的标定自动化技术及精度研究[D];华中科技大学;2004年
2 王贵宾;车载激光三维信息采集与数据处理[D];首都师范大学;2007年
3 韩冰;车载CCD相机对标定研究[D];南京师范大学;2007年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 江威;具有高精度GPS授时的数据采集系统的设计和实现[D];华中科技大学;2012年
2 蔡海永;基于里程计的车载LiDAR组合导航研究[D];首都师范大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王任享,王新义,李晶,王建荣;提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能[J];测绘科学;2003年03期
2 张小红,刘经南;机载激光扫描测高数据滤波[J];测绘科学;2004年06期
3 赵少波;机载激光测距仪控制与数据处理系统[J];电子技术;1995年12期
4 黄战华,孙达志,蔡怀宇,张以谟;基于固定扫描点的建筑物三维测量方法[J];光电工程;2003年01期
5 朱勇;王省书;胡春生;;基于USB2.0的半导体激光雷达数据传输接口的设计与实现[J];国外电子测量技术;2006年01期
6 王健,靳奉祥,吕海彦,林照明;基于车载激光测距的建筑物立面信息提取[J];山东科技大学学报(自然科学版);2004年04期
7 李德仁,陈小明,郭丙轩,仲思东;车载GPS道路信息采集和更新系统研究[J];武汉测绘科技大学学报;2000年02期
8 李必军,方志祥,任娟;从激光扫描数据中进行建筑物特征提取研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2003年01期
9 卢秀山,李清泉,冯文灏,李成明,陈鹰,李贻斌,韩晓冬,靳奉祥;车载式城市信息采集与三维建模系统[J];武汉大学学报(工学版);2003年03期
10 张赛金;传感器和数据融合[J];现代防御技术;1996年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孙红星;差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D];武汉大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘华,胡渝,刘盛纲;初级球差激光扫描系统的设计分析[J];电子科技大学学报;1998年05期
2 胡居广,李学金,王鹏,姚建铨;适于PAL电视制式的激光扫描系统设计[J];深圳大学学报(理工版);2004年03期
3 李永强;盛业华;刘会云;戴华阳;;激光扫描点云图像背景交互式滤除[J];测绘科学;2008年01期
4 郑小宁;刘军平;;三维激光扫描的应用与精度分析[J];地理空间信息;2008年01期
5 ;电视、电视技术[J];中国光学与应用光学文摘;2004年04期
6 黄蕴褘;曾忠;;基于激光扫描的机轴质量检测研究[J];机械工程师;2010年02期
7 江峻毅;常增亮;高兴国;吴帅;;三维激光扫描系统在输电线路舞动治理工程中的应用[J];测绘通报;2010年09期
8 ;印刷光学仪器[J];中国光学与应用光学文摘;1997年05期
9 史友峰;高西峰;;三维激光扫描系统在地形测量中的应用[J];山西建筑;2007年12期
10 邓非;张祖勋;张剑清;;利用激光扫描和数码相机进行古建筑三维重建研究[J];测绘科学;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 郑猛;邵双运;冯其波;;计算机X射线激光扫描系统关键技术研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
2 戚朝昀;;路面摊铺找平方法的比较分析[A];江苏省公路学会优秀论文集(2006-2008)[C];2009年
3 冯嘉祥;;车载激光点云数据精度分析方法[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
4 李翔;丘小春;叶科峰;;浅谈全州泥石流灾害中的应急测绘技术[A];第十三届中国科协年会第12分会场-测绘服务灾害与应急管理学术研讨会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 本期专家:柳坚 李剑峰;专家坐堂之整机·外设[N];电脑报;2004年
2 记者 焦莉莉;石家庄快速制造工程技术中心投入使用[N];石家庄日报;2009年
3 言文;激光固化快速成型系统通过鉴定[N];中国机电日报;2001年
4 朱丰慧 周长;激光打印机的“养身之道”[N];电脑报;2003年
5 本报记者 孙晨;美国:连锁药店怎么经营[N];中国高新技术产业导报;2002年
6 记者 孙晓滢;天津依法查处仿印邮票图案行为[N];中国邮政报;2000年
7 记者 徐东坡;我省首次用激光“备份”文物[N];河南日报;2011年
8 记者 陈姝;深圳3D成果超越“谷歌地球”[N];深圳商报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 文世峰;选择性激光烧结快速成形中振镜扫描与控制系统的研究[D];华中科技大学;2010年
2 张巍;基于激光扫描系统的光栅光阀研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡文娟;基于Open CASCADE的MID激光直接成型CAM系统开发研究[D];厦门大学;2014年
2 杨莹;基于FPGA激光扫描系统平台设计与实现[D];华中科技大学;2007年
3 李儒英;地铁限界检测系统研究[D];西南交通大学;2008年
4 张双翼;激光扫描系统中f-θ透镜的光学设计[D];长春理工大学;2012年
5 方浩;基于FPGA的振镜激光扫描系统控制卡的设计与研究[D];华中科技大学;2009年
6 杜会;车载校园环境激光点云分类与移动目标识别[D];武汉理工大学;2013年
7 文安旭;激光三维轮廓扫描系统研究[D];大连海事大学;2011年
8 陈一;基于DSP的二维激光扫描器算法研究[D];华中科技大学;2013年
9 赵立明;连铸热坯表面缺陷激光扫描成像三维量化检测方法[D];重庆大学;2010年
10 Rekibi Hamid(肖俊);基于数据测量的产品设计研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026