1。2。1 标定方法

1。2。2 采集性能

1。3 发展前景

1。4 本文研究的内容

通过对比结构光三维测量技术的现状和发展前景，本文提出构建基于iOS平 台的便携式结构光三维表面形貌测量系统。主要分为硬件部分的设计，包括便携 式激光器选择，结构光便携辅助设备的设计与制作，硬件精度与误差实验调整等； 软件部分设计，包括结构光三维重构软件设计，基于iOS平台的原生GUI应用程 序开发，OpenCV关键算法的应用，误差控制算法，软硬件联调实验等。

2 硬件设计及原理

2。1 激光器选型

激光器分为很多类型，针对本文探讨的便携式三维表面形貌测量系统，需要 满足以下几个条件：亮度较高，可见光波范围，线性或网格状激光，光线较细或 粗细可调节，不易散射。 因此，本文选用精工级12mm外径可调焦650nm30mw 激光器（型号FU650AX30-BD1240）作为便携式三维表面形貌测量系统的光源。文献综述

参数如下：（1）波长：

图 1 FU650AX30-BD1240型激光器

650nm，在可见光范围内，易于拍摄畸变图像，650nm波长的激光为纯红色， 光线清晰明亮并且柔和不刺眼。

（2）输出功率：

0。4-30mw，输出功率较小，在便携设备上易于供电，续航性高。

（3）外形尺寸：

Φ12×40mm，外形尺寸较小，可以灵活配合其他设备使用，易于组装到其他 设备且不影响图像获取设备使用。

（4）光斑形状：

点/一字/十字（三种可选），光斑形状符合结构光三维扫描技术的要求，且 线宽从0。4毫米-几厘米可调，通过拍摄光斑畸变图像就可以直接对结果进行结构 光三维重构。本文主要使用了一字和十字两种光斑形状研究。

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图 2(a)一字线激光光斑 图2 (b)十字线光斑

（5）供电电压： 直流2。8V到5。0V，低电压易于接入便携式设备上，且激光器附带IC智能驱动

板 可2。8-5。2V宽范围供电。

（6）工作电流：

≤100mA。

（7）使用寿命：

≥12000小时，使用寿命长。

2。2  半自动型结构光扫描设备的设计

由于结构光扫描三维重构依赖于摄像机，激光器，被测物体的位置参数，而 本文研究的三维重构系统依附于手持型便携式移动设备。由于手持移动设备的不 稳定性，为了保证系统采集数据时的准确性和均匀性，设计了一种半自动型扫描 系统，如图所示。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

图 3 半自动型扫描设备设计图 系统采用一字线激光器，通过动力传动模块往复扫描矩形区域，均匀采集畸

变图像并处理。（详细设计图见附录） 半自动型结构光扫描三维重构硬件系统 主要由4部分组成：

（1） 定时模块：

图 4 定时器 主要控制激光器往复运动周期，约为1。0s（由动力传动模块决定）。定时模