紅外激光三維人體頭部掃描系統(tǒng)的研制.pdf

1、三維掃描系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用于居民生活與工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。其中，人體頭部輪廓數(shù)據(jù)作為服裝、醫(yī)療、動(dòng)畫(huà)、模具制造等部門(mén)的原型參考，日益顯示出重要性。本文在廣泛了解人體頭部掃描系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的前提下，以實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)研制的四軸同步人體掃描系統(tǒng)的研究成果為基礎(chǔ)，提出了一種采用近紅外線激光光源的“U”形結(jié)構(gòu)單軸一體化人體頭部掃描方案，并成功研制出掃描系統(tǒng)樣機(jī)。本文的工作主要分為以下幾個(gè)方面：
　　1，為了獲取包括毛發(fā)、眼睛信息在內(nèi)的完整頭部

2、高分辨率模型，本文結(jié)合激光產(chǎn)品的使用安全要求，基于激光三角法，提出了一種采用980nm近紅外線激光器作為投射光源的人體頭部成像方案。掃描獲得人體睜眼狀態(tài)下的完整頭部輪廓，滿足了系統(tǒng)對(duì)掃描效果的要求。
　　2，設(shè)計(jì)并研制了與紅外激光光源相匹配的圖像采集系統(tǒng)和同步掃描系統(tǒng)，以四軸同步掃描系統(tǒng)為基礎(chǔ)，為了降低對(duì)多組傳感器進(jìn)行同步控制的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)了基于懸臂梁的“U”形結(jié)構(gòu)單軸一體化機(jī)械系統(tǒng)，采用由懸臂梁帶動(dòng)多組傳感器進(jìn)行掃描的方式，方便

3、了同步控制的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)降低了系統(tǒng)成本。樣機(jī)的技術(shù)指標(biāo)為：測(cè)量范圍：直徑400mm、高度400mm的圓柱體區(qū)域，典型分辨率：0.56mm×2.00mm×1.17mm（水平×垂直×深度），掃描時(shí)間：7s。
　　3，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集成調(diào)試，優(yōu)化了樣機(jī)性能。建立考慮畸變的非線性攝像機(jī)成像模型，采用張正友算法和三維標(biāo)定靶的“V”字型光帶角點(diǎn)標(biāo)定算法分別進(jìn)行攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定與傳感器組全局標(biāo)定。
　　4，進(jìn)行圓柱標(biāo)準(zhǔn)件的掃描實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的