教育型面掃描使用手冊v8.3.1

XTOM教育型面掃描系統(tǒng)V831使用手冊西安交通大學信息機電研究所西安交通大學模具與先進成形技術研究所地址陜西省西安市咸寧西路28號西安交通大學機械工程學院郵編710049電話02982664583，82669103、82664366轉807電子郵件XJTUOM263NET網站WWWXJTUOMCOM傳真01080115555轉763026目錄1XTOM教育型面掃描系統(tǒng)簡介311概述3111功能特點3112應用領域4113技術原理4114使用須知412系統(tǒng)安裝與調試5121硬件連接5122軟件安裝與卸載7123光柵投射器擴展設置92XTOM基礎1121軟件主界面11211菜單功能介紹11212數據格式13213鼠標使用說明1322測量頭初始調節(jié)1323相機參數獲取153系統(tǒng)參數設置1731設備參數1732投影參數2033景深參數2034相機參數214系統(tǒng)標定2341標定原理2342系統(tǒng)標定步驟24421標定板放置24422標定板參數設置24423標定圖像采集計算255掃描2851掃描前準備28511表面噴涂28512標志點粘貼2852掃描工程操作31521新建掃描工程31522工程參數設置32523掃描操作32524點云編輯35525測量點云的瀏覽366后處理3761點云優(yōu)化與融合3762點云封裝3763點云測距3864坐標轉換3965參考點轉換4066數據導出407常見故障排除411XTOM教育型面掃描系統(tǒng)簡介11概述XTOM教育型面掃描系統(tǒng)是專門針對教育需求研發(fā)的簡易快捷的三維物體掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于標準型面掃描技術的基礎上，軟硬件安裝更加快速方便，易于維護；操作更加簡單、界面簡潔美觀；掃描速度更快，在保證較好測量精度的情況下，進一步提高了數據的完整性。圖11給出了XTOM系統(tǒng)硬件組成。該系統(tǒng)包括有測量主體和一臺高性能計算機。其中，測量頭集中了左右相機和投影儀，是實現掃描的硬件核心，三腳架用來固定三維云臺和測量頭，保證測量時的穩(wěn)定性。每套系統(tǒng)都配套有標準的標定板和標志點用于系統(tǒng)標定和測量。圖11XJTUOM系統(tǒng)111功能特點采用國際最先進的外差式多頻相移三維光學測量技術,受被測工件表面明暗影響小，對于表面不反光的物體可以直接測量，不需要噴涂顯影劑。采用工業(yè)化產品設計。所有硬件設備高度集成，一體化設計，性能穩(wěn)定可靠，可移動便攜式測量。軟件一體化集中控制所有硬件設備，包括工業(yè)相機、光柵投射器等。單副測量幅面200MM150MM、測量速度為12秒，單幅獲取點云數據30萬左右，點間距為02MM，測量精度002MM。強大的自動拼接和融合功能。標志點實時跟蹤識別，多幅掃描后進行全局匹配自動化完成拼接，系統(tǒng)的優(yōu)化和融合功能進一步保證數據的精度和完整性。長期升級和技術支持。西安交通大學雄厚的技術實力，保證系統(tǒng)的長期升級和技術支持。112應用領域逆向設計快速獲取零件的表面點云數據，建立三維數模，達到快速設計產品目的。產品檢測生產線產品質量控制和形位尺寸檢測，適合復雜曲面的檢測，可以檢測鑄件、鍛件、沖壓件、模具、注塑件、木制品等產品。其他應用文物掃描和三維顯示、醫(yī)學上牙齒及畸齒矯正、整容及上頜面手術的三維數據采集。113技術原理XTOM掃描的基本原理是測量時光柵投影裝置投影多幅多頻光柵到待測物體上，成一定夾角的兩個攝像頭同步采得相應圖象，然后對圖象進行解碼和相位計算，并利用立體匹配技術、三角形測量原理，解算出兩個攝像機公共視區(qū)內像素點的三維坐標。圖12給出了測量時相機與被測物體的位置關系。圖12測量參數114使用須知系統(tǒng)電源為標準三相220V電壓，插座應可靠接地。使用溫度范圍540，禁止在極度高溫或低溫環(huán)境下使用該設備。防止猛烈撞擊掃描頭，以防摔落。不要在有腐蝕性氣體的環(huán)境下使用設備。不要在多塵的環(huán)境下使用設備。不要用手觸摸鏡頭。不要用眼睛直視投影鏡頭光線。啟動投影儀后預熱35分鐘之后開始使用。掃描時保持測量頭穩(wěn)定，防止震動。掃描完成后關閉投影儀和相機，禁止長時間開啟。12系統(tǒng)安裝與調試121硬件連接測量頭結構圖13測量頭正面結構圖14測量頭背面連接口接線說明1左右相機數據傳輸線，連接電腦的USB接口2投影儀傳輸線，連接電腦的VGA接口3投影儀電源線，連接電源插口，電源鏈接成功后，投影儀自動啟動，可通過投影儀遙控器關閉和啟動投影。云臺與測量頭連接按下云臺上卡扣的按鈕同時轉動卡扣，待中螺絲彈出時放置測量頭的底部與之對準，然后放開卡扣與云臺連接穩(wěn)固。云臺的三個手柄分別逆時針轉動后可調節(jié)測量頭的空間三個方向上的角度。調節(jié)好位置后要順時針擰緊固定。圖15云臺與測量頭鏈接處云臺與三腳架連接將云臺底部的螺孔與三腳架頂端的螺柱旋緊即可將云臺與三腳架組裝在一起。圖16云臺與三腳架連接部示意三腳架結構三腳架可以通過調節(jié)三個支撐腳的長度或者中心支撐桿的長度控制高低。三腳架的使用過程中，需要盡量避免腳架腿的伸縮高度不一致。如確實需要這樣使用，必須確保腳架頂部的支撐物重心在腳架三個腳架腿以內，否則腳架可能會傾倒圖17三腳架調節(jié)示意圖122軟件安裝與卸載測量軟件安裝將系統(tǒng)的軟件安裝盤插入光驅，雙擊SETUPEXE安裝文件，您可按照WINDOWS系統(tǒng)的提示逐一完成系統(tǒng)的安裝。首先選擇安裝語言，輸入用戶名稱，選擇接受許可協議，點擊下一步繼續(xù)。注意安裝類型需要選擇“定制”，在安裝路徑頁面點擊“更改”按鈕，更換文件夾路徑。特別提醒的是，禁止將軟件安裝在計算機C盤，否則軟件將無法正常工作。圖18系統(tǒng)軟件安裝步驟由于軟件正常工作時需要用到MICROSOFTNET40數據包，繼續(xù)安裝過程中，程序會進行自動檢測，如果本地的計算機上已有版本一致或者更高極的數據包，則會彈出如圖19所示對話框，你可以選擇“關閉”按鈕忽略此步驟，如果未檢測到，則點擊“繼續(xù)”按鈕安裝數據包。一般WIN7以上的版本都帶有此數據包。圖19NET包安裝提示驅動程序安裝軟件繼續(xù)安裝過程中，系統(tǒng)會自動彈出加密狗驅動，相機驅動的安裝提示，這些軟件都是系統(tǒng)正常運行時所必須用到的，初次安裝XTOM時必須依次按照提示點擊“下一步”安裝完成。圖110加密狗驅動程序相機驅動程序待所有程序安裝完畢后，會在電腦桌面上出現系統(tǒng)快捷圖標。即“XTOM”三維光學測量軟件，以及大恒相機軟件圖標。軟件卸載需要卸載系統(tǒng)時，再次執(zhí)行SETUPEXE安裝文件進行修復安裝或者卸載，彈出圖111所示界面，根據需要選擇“修復”或者“除去”。XTOM卸載時不會卸載驅動程序軟件，包括NET包，相機驅動和加密狗驅動，卸載后再次安裝時對于這些驅動程序可以依次選擇“取消”不再安裝這些附加軟件。圖111軟件的修復與卸載123光柵投射器擴展設置系統(tǒng)測量時需要通過投影儀裝置投影多頻光柵到待測物體上，為了不影響計算機主操作界面，必須要對桌面顯示器模式進行擴展，將我們日常使用的復制模式擴展為雙屏顯示模式，如此投影儀將通過另外一個顯示器投出光柵。以WIN7系統(tǒng)為例擴展過程如下連接好測量頭等硬件設備，在電腦桌面點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇“屏幕分辨率”，在顯示器外觀中選擇檢測，會出現圖112顯示，在圖中的“多顯示器”控件子下拉框中選擇“擴展這些顯示”點擊“應用”，顯示器外觀由原來的1個擴展為2個顯示屏如圖112。此時顯示器1為電腦主顯示器，顯示器2為擴展顯示器，選擇任意一個顯示器在下圖的分辨率和方向控件內可進行編輯。點擊確定之后屏幕擴展完成，此時向主屏幕外拖動電腦打開的任意窗口，投影儀會自動投射出這個窗口。圖112顯示器擴展設置選擇顯示器2，將分辨率設置為1024768，點擊右下角“高級設置”，圖113設置投影分辨率選擇監(jiān)視器頁面，將屏幕刷新頻率設置為120HZ。為了保證投影光的穩(wěn)定性，屏幕刷新頻率應不低于120HZ。點擊確定完成。圖114設置投影頻率2XTOM基礎21軟件主界面依照上一章節(jié)逐步接好測量頭與電腦，啟動電源，插入軟件加密狗，雙擊軟件圖標進入掃描軟件界面。圖21軟件界面主界面介紹菜單圖標區(qū)顯示主菜單及所有命令圖標；工程導航顯示已建立和打開的工程以及該工程下采集得到的圖像列表；導航菜單切換設備導航和工程導航進行切換，設備導航顯示對測量頭和相機的參數控制。三維視圖顯示掃描得到的三維點云圖像，以及固定的景深框，坐標系和測量頭位置。相機觀察區(qū)同步顯示測量頭左右兩個相機拍攝得到的圖像。狀態(tài)欄軟件在運行計算過程中的進度顯示。211菜單功能介紹表格21菜單功能介紹主頁面圖標區(qū)顯示主要功能工程圖標區(qū)主要負責工程的新建，打開，關閉或保存已有的工程。測量頭控制圖標區(qū)負責相機和投影的開啟關閉，工程參數，測量頭參數設置，和系統(tǒng)標定功能。測量圖標圖標掃描控制，點云的優(yōu)化，融合和封裝操作。優(yōu)化和融合可以將掃描得到的多副點云拼接成一幅完整的點云。封裝是對點云進行三角化操作，將三維點格式轉化為三角面片格式。點云編輯圖標刪除所有或已選中的點云，以及撤銷上一步刪除操作功能。輸入輸出圖標區(qū)已有點云，全局點以及面片的導入，掃描得到的點云，全局點及面片的導出。開始頁面包括工程，測量頭，測量，編輯，輸入輸出五個圖標區(qū)。此頁面進行工程的建立，工程參數設置，掃描測量操作以及掃描數據的保存。顯示模式圖標區(qū)掃描得到的圖像可以分別以點云或者面片的形式顯示，選中某個圖標，鼠標左鍵即執(zhí)行某個功能。投影控制圖標區(qū)投影儀白光，投影中心線，和偽色彩的開啟和關閉。激光功能暫不支持。顯示頁面包括投影，顯示，色彩三個圖標區(qū)。此頁面進行投影儀控制，三維點的大小，顏色，及數據顯示隱藏控制。三維顯示控制區(qū)掃描點云的顯示隱藏控制，圖標選中表示顯示，未選中表示隱藏。以及各種點顏色大小和形狀的設置。三維點色彩控制圖標編輯各種三維點的顯示顏色。視圖頁面此頁面進行點云三維視圖顯示模式設置。三維視圖圖標區(qū)三維顯示區(qū)視圖模式選擇。點擊圖標執(zhí)行該功能。工具頁面三維點云的坐標轉換及點距測量。工具圖標區(qū)點云數據的處理，可對點云進行坐標轉換，及點距測量。212數據格式表格22系統(tǒng)所有文件格式說明文件后綴名文件類型OM工程文件DAT二進制文件，以二進制保存數據ASC點云導出文件，保存點的三維坐標信息PLY點云導出文件，保存點的三維坐標信息，和法向量WRL點云導出文件，保存點的三維坐標信息，和點顏色信息STL面片導出文件，包含三角面片信息。TXT文本文件，全局點導出文件，保存全局點坐標信息213鼠標使用說明三維顯示區(qū)內鼠標使用說明按下鼠標左鍵并拖動可旋轉三維點云；按下CTRL單機鼠標左鍵選中某個三維點；滑動鼠標滾輪可放大縮小三維顯示區(qū)；按下鼠標右鍵并拖動可平移三維點云。22測量頭初始調節(jié)測量頭出廠時已由專業(yè)人員調節(jié)完成，正常情況下禁止打開測量頭。若測量頭受到大的撞擊產生松動，相機的相對位置發(fā)生變化，則可按照本節(jié)的方法重新調試。測量頭掃描的基本結構如圖所示測量時必須滿足基本的參數。圖22距離和角度表格23相機幅面基本參數測量幅面測量距離相機夾角攝像頭焦距200MM150MM450MM2512MM具體調整方法如下。手動取下左右兩個藍色的相機蓋，用螺絲刀打開測量頭外蓋。（1）調整相機夾角。首先平行放置測量頭，將系統(tǒng)配置的標定板水平放置到距離測量頭450MM的地方，使投影儀投射到標定板上。在軟件中打開投影白光和校準十字線，松動兩個相機的底部螺絲，調整相機位置，觀察軟件中相機視圖，使左右相機顯示的十字中心剛好位于標定板中心。此時鎖緊相機底部螺絲固定相機位置。圖23相機角度調節(jié)是標定板顯示（2）調整相機焦距圖24不同型號相機結構首先松動光圈緊鎖螺絲，先將相機光圈調節(jié)到最大（即鏡頭上光圈數值最?。┖髷Q緊螺絲，因為光圈最大時，相機焦距最敏感。此時滾動鼠標滑輪將圖像進行放大，松動焦距螺絲，輕微轉動焦距調節(jié)圈，此時軟件中圖像會出現由模糊到清楚的過程，觀察軟件中標定版顯示最清晰時擰緊焦距螺絲，焦距調節(jié)完成。同理調節(jié)另外一個相機。圖25相機焦距調節(jié)是標定板顯示（3）調整鏡頭光圈焦距調好后，需要再將光圈調到合適的值。具體的值跟待測物的材質有關，例如深色的材質則光圈要調得大一些（一般情況下，將一張白紙放到標定板前，調節(jié)鏡頭增益到剛好不出現白色為最佳）。然后打開投影光，打開投影菜單中“偽色彩”，旋轉光圈，使左右相機的圖象色譜處于綠色和黃色范圍，如所示。兩個鏡頭的光圈，必須調整得非常接近。圖26鏡頭增益調節(jié)的偽彩色界面以上三步完成之后，測量頭調節(jié)完成，蓋上測量頭的外殼并固定好連接處的各個螺絲。再后續(xù)使用過程中注意不要隨意打開外殼觸動鏡頭，并防止過度振動。23相機參數獲取本系統(tǒng)采用大恒系列相機，軟件安裝時已經安裝完成相機驅動程序。在程序列表中可以查看，啟動驅動軟件圖27相機參數獲取軟件設備列表里會自動顯示與電腦鏈接的所有相機，選中一個相機，界面右側會顯示該相機的所有詳細信息。記錄下相機的序列號和像素信息，這些信息擊需要在掃描軟件中錄入。無法區(qū)分左右相機時，可以選中某一個相機，在軟件頂上的工具欄內單擊圖標打開該相機，此時用手在某個相機前晃動，看采集圖像是否發(fā)生變化。本系統(tǒng)采用的COMPUTER鏡頭,焦距為12MM,可以打開測量頭的左右蓋在鏡頭上讀取。注意如果在該軟件中打開了相機，相機程序被占用，在XTOM軟件則無法啟動，因此需要在該軟件中關閉相機后再在XTOM軟件中啟動相機。EQUATIONCHAPTERNEXTSECTION13系統(tǒng)參數設置31設備參數每個掃描工程操作之前要對系統(tǒng)的設備參數進行設置，要求工程參數與使用的相機和投影儀等硬件參數相符合，保證采用的計算參數與該工程的使用環(huán)境相匹配。在開始菜單頁面點擊圖標，彈出圖31設備參數設置對話框，在該對話框內，系統(tǒng)已經設置好了一組默認的測量頭參數，界面左側列表里顯示了該測量頭的主要硬件類型，注意投影儀代號可以用戶自己定義，類型必須選擇“雙目光柵相移”，投影和相機的類型需要根據實際使用的硬件設置。在右側的“測量參數”，“投影儀”，“標志點”，“相機參數”頁面里分別顯示了詳細的參數值。圖31設備參數對話框在XTOM系統(tǒng)實際使用時，用戶只需要在“相機參數”頁面輸入兩個相機的實際SN號，其他參數采用默認值即可，在相機參數頁面在相機列表上選中一個相機點擊右鍵“編輯”，如下圖圖32相機參數設置彈出如下對話框，只需在“設備SN號”欄輸入相機序列號，相機SN號的獲取方法參照23，系統(tǒng)配置的兩個相機不區(qū)分先后順序，只需要分別將兩個序列號輸入正確即可。圖33相機序列號輸入序列號修改之后逐步點擊“確認”按鈕，相機參數設置完成，其他參數采用默認值即可。如果用戶在使用過程中誤將設備參數值搞混淆，回不到初始值，導致系統(tǒng)無法正常使用，可以參考下表的詳細參數說明的初始值對參數進行修改，或者點擊該界面左下角刪除按鈕，將測量頭參數，再點擊按鈕，在彈出的對話框如圖34里點擊“確定”，重新添加預定義的測量頭即可，此時該測量頭的參數為系統(tǒng)默認的標準參數值。圖34添加預定義的測量頭下表對測量頭的需要關注的參數進行詳細說明表格31測量參數說明參數頁參數項默認值含義測量方式雙相機相機采用兩個相機進行標定和測量。采樣FALSE掃描時對點云進行簡化。選擇TRUE后可設置采樣比例，采樣間隔設置為N時，表示簡化為原來的1/N個點。景深450MM相機的采集范圍為最小比例450最大比例450打光檢查TRUE掃描過程中需要依靠投影光測量參數計算參數均采用默認值圖像檢測中的相關算法用到的參數狀態(tài)ENABLE掃描時啟用投影儀設備類型LG投影儀型號，必須根據實際情況選擇焦距/像元16/76投影儀參數，必須根據實際情況輸入使用幅面1024768投影儀投影幅面大小標定參數均采用默認值依靠投影儀標定時需要用到的參數模型投影儀內外參數無需關注依靠投影儀標定成功后內外參數會自動存入檢測種類非編碼可選編碼點或非編碼點。根據實際使用選擇檢測模式精確檢測可選精確檢測和快速檢測。編碼位數12位編碼點的編碼位數最小/最大半徑3/40最小/最大識別標志點半徑，單位為像素。使用的標志點大小必須在此范圍內。橢圓質量015范圍（01），該值為檢測要求的橢圓圓度，越接近1時，表示越接近正圓形，該值設置時根據圖片拍攝傾角，傾角越大，值應設置的越小。否則偏橢圓的標志點會檢測不到。檢測強度09范圍（01），越接近1時，表示圖像黑白對比灰度值越大，標志點識別率越高。標志點參數圓度20該值為橢圓長短軸比值，越接近1時，表示越接近正圓。狀態(tài)ENABLE掃描時啟用相機設備類型DHMER相機型號，必須根據實際情況選擇名稱11可以自己定義相機名稱設備SN號需要手動輸入相機序列號，每個相機都有不同的序列號，必須通過相機軟件。相機參數焦距/像元12/375相機參數，必須根據實際情況輸入幅面1280960單幅圖像的像素大小標定參數均采用默認值相機標定時需要用到的計算模型外參數配置均采用默認值相機標定時需要用到的外參數設置內外參數無需關注相機標定成功后內外參數會自動存入32投影參數在開始菜單頁面點擊圖標，彈出設備參數設置對話框圖35投影參數對話框參數說明擴展屏尺寸用于投影的擴展屏尺寸，默認值1024768。投影尺寸投影儀打光的尺寸。需要等于或者小于擴展屏尺寸。投射類型投影光柵類型。默認多頻相移。表示投影光柵灰度成周期性變化。刷新頻率投影儀的刷新頻率，與擴展屏幕刷新頻率一致，一般默認為60HZ。觸發(fā)前等待投影光柵每幀都有一個短暫的不穩(wěn)定時間，采集時要避開這段時間，需要有一段等待時間，默認值為80MS。觸發(fā)后延遲觸發(fā)后要等待相機的曝光時間，默認100MS。相機處理時間需要大于相機曝光時間與觸發(fā)后延遲時間的和。默認200MS。33景深參數在開始菜單頁面點擊圖標，彈出設備參數設置對話框圖36景深參數對話框教育型面掃描中的相機參數中只需要關注景深類型一般選擇相機Z軸，表示相對于測量頭的坐標系，是以Z軸方向計算景深距離。也可在下拉對話框中選擇其他兩種景深類型，空間立方體或者空間球，并在參數框中設置景深的大小。空間立方體中X、Y、Z軸表示立方體的邊長，選擇空間球時可以設置球中心坐標及半徑大小。34相機參數在軟件主界面左下方點擊按鈕，圖37相機參數調節(jié)界面相機列表顯示系統(tǒng)連接的所有相機，通過SN號識別，選中某個相機時對該相機進行設置。增益相機信號的放大倍數，根據掃描現場光線調節(jié)?？扉T相機芯片記錄圖像所需的時間?？扉T時間設置不好可能導致感光不足（快門時間過短）或者過度曝光（快門時間過長）。測量過程中要求光照均勻、光強適中，在相機快門時間較短時也能充分曝光。默認值為50000微秒。觸發(fā)模式指控制相機采集的信號模式。默認采用軟觸發(fā)，即采用軟件內部發(fā)送觸發(fā)信號直接輸送給相機。采集模式表示系統(tǒng)采用的測量頭個數。教育型面掃描只配備一個測量頭，必須選擇單測頭采集。觸發(fā)間隔軟件內部發(fā)送采集信號到相機的時間間隔，默認100MS表示系統(tǒng)要求相機相隔100毫秒就要采集一幅圖像。刷新間隔軟件自動檢測并獲得采集圖像的間隔時間，設置時要小于觸發(fā)時間，否則會造成圖像丟失，默認20MS表示軟件每20毫秒訪問一次相機看相機是否采集到圖像。如果有新的采集圖像則將圖像取走。4系統(tǒng)標定41標定原理標定是借助于系統(tǒng)配置的標準標定板，利用一定的算法計算出測量頭的所有內外部結構參數，依靠這些參數正確的重建出測量點的三維坐標。標定板上按照一定規(guī)則分布有編碼點和非編碼點，帶有兩個標尺信息，標尺即標定板上兩斜對角標志點間的距離。標定板的背面標有詳細的刻度和參數信息。圖41標定板標定算法采用平面模板八步法進行標定，所謂八步法就是在系統(tǒng)的標準測量距離下，依次采集八個不同方位的模板圖象，各步標定板的擺放方位示意如圖42所示圖42八步標定法位置示意圖42系統(tǒng)標定步驟在下列情況下需要進行系統(tǒng)標定1）軟件重新安裝后2）測量頭發(fā)生變動時3）無法進行掃描操作時4）室溫顯著變化后421標定板放置標定前，必須確認相機鏡頭已經調好并緊固。注意標定板須保持干凈，不能污損，圓點的邊界不能缺損。設置“設備參數”“測量參數”“測量方式”為“雙相機相移”，即用兩個相機進行標定。標定時，標定板正對測量頭450MM平行放置，打開相機，觀察左相機輸出區(qū)的圖像，同時打開投影白光和投影十字中心線，調節(jié)云臺，使測量頭正對標定板，投影光線要覆蓋標定板上所有的白點，左右十字線中心基本在標定板中心，如果太暗，要增加亮度或調節(jié)相機增益，使圖像清晰可見。在“開始”菜單頁面“測量頭”圖標區(qū)點擊按鈕，彈出系統(tǒng)標定對話框。圖43系統(tǒng)標定界面422標定板參數設置在系統(tǒng)標定對話框中左下角點擊按鈕，彈出標定參數對話框，在右上方比例尺框對點擊右鍵選擇“添加”，輸入標定板上的兩個比例尺參數，比例尺詳細信息在標定板背面標有，添加完兩個比例尺，按圖左方所示的計算參數進行編輯，之后點擊“確認”完成參數設置。圖44標定參數輸入423標定圖像采集計算在主界面的相機顯示區(qū)觀察標定板放置標準后，點擊系統(tǒng)標定對話框的按鈕，系統(tǒng)進行圖像的采集和標志點檢測，完成之后在對話框內顯示采集結果。此時標定板上所有編碼點被檢測并顯示出來，對話框左側顯示已采集的圖像列表。圖45標定圖像采集如果標定圖像采集不好，導致檢測不到編碼點，可以選中界面左側欄內的圖像列表，單機鼠標右鍵進行刪除。圖46標定圖像刪除注意在標定圖像采集過程中，要保證標定板放置穩(wěn)固后才進行采集，如果標定板移動后相機無法觀察到整個標定板，可以上下左右調節(jié)云臺，使投影光覆蓋到整個板面，再采集時必須保證標定板放置穩(wěn)定后再點擊按鈕，顯示的圖像中若有某組圖像兩個以上的標志點未識別，需要刪除這組圖像，重新采集。下列表列出來兩種不合格的標定圖像。表格41標定圖像采集說明檢測圖像結果說明標定版觀察不全，需要調節(jié)測量頭位置，使相機觀察到整個標定板，重新采集兩個標志點未識別，調節(jié)位置和光線，重新采集。接下來按照圖42的方法變動標定板的位置，放置穩(wěn)定后，連續(xù)點擊“采集”按鈕進行下一組圖像采集，直至采集完八組圖像。當第八步標定完成后，界面上會顯示采集測到的所有標定圖像，在左側圖像列表中可以選中某一組進行查看。點擊“計算”按鈕，數秒內會在屏幕上顯示出標定偏差來，如圖48所示。圖47八步法完成標定圖像采集圖48標定結果觀察標定結果，SIGMA表示標定偏差，偏差越小，表示標定結果越準確。詳細參數中列出了相機的角度，偏移和兩個相機的具體內外參數。標定偏差小于005就可以接受。如果標定結果太大，系統(tǒng)會提示標定失敗，必須重新進行標定。注意標定成功之后必須點擊界面上的“應用”按鈕，此時標定結果才將保存到相機參數中作為系統(tǒng)的當前標定參數。EQUATIONCHAPTERNEXTSECTION15掃描51掃描前準備511表面噴涂教育型面掃描對于物體表面材質，色彩等因素要求不高，一般情況下，除了表面黑色的物體和表面反光強烈的物體，都可以掃描成功。但因為色彩及反光透光等因素會對測量結果有一定的影響，而工件表面的灰塵、鐵屑等物更是會帶來測量數據的噪聲，造成點云數據不佳。所以如果對掃描精度有很高的要求時需建議對表面進行處理，尤其是下面幾種物體表面需要噴涂顯影劑以提高掃描精度A黑色銹蝕表面；B透明表面；C反光面。物體最適合進行三維掃描的理想表面狀況是亞光白色，因此通常的方法是在物體表面噴一薄層白色物質。根據工件的要求不同，選用的噴涂物也不同。對于一些不需要進行噴涂后清理的物體，一般可以選擇白色的硝光漆、白色顯像劑等；而對于一些要進行噴涂后清理的物體，只能使用白色顯像劑，它使用完畢后很容易就可去除掉，便于測量完成后還物體以本來面目。如圖51所示圖51表面處理噴霧劑及處理效果物體表面噴涂時要注意如下幾點1）不要噴得太厚，只要均勻的薄薄一層就行，否則會帶來表面處理誤差。2）貴重物體最好先試噴一小塊，確認不會對表面造成破壞；不可對人體進行噴涂；皮膚一般可直接掃描，若確有需要可以施以適量化妝粉底。512標志點粘貼標志點介紹要完整地掃描一個物體，往往要進行多次、多視角測量，才能獲得整體外形的點云。這時就需要進行掃描工程的多視拼接，把不同視角下的測得得點云數據轉換到同一個統(tǒng)一的坐標系下。標志點就是用于多視掃描自動拼接的坐標轉換的，它實際上是一些貼在物體表面的圓點。標志點根據測量項目的需求可以制作成白底黑點、黑底白點、中心帶十字絲或者小圓點等，目前使用最多的是黑底白點的標志點如圖52所示教育型面掃描配置的標志點半徑為3MM和5MM,可根據掃描物體大小自由選擇。圖52用于自動拼接的標志點標志點的粘貼要求標志點粘貼，應注意如下事項標志點粘貼牢固，切盡量粘貼在平坦的表面上才能進行拼合。標志點粘貼的距離適中，保證每個測量幅面內至少要識別5個標志點。參考點的排列應避免在一條直線上。參考點之間的距離應該互不相同，不要貼成規(guī)則點陣的形狀。標志點的使用實例（1）標志點僅粘貼在測量物體上如圖53所示，對于這樣一個吉他的木模，質地硬不易變形。我們只在它的表面上粘貼標志點，盡量確保從各個視角可以看到。它深槽部分的標志點也很有必要，使得在不同的高度上都有標志點分布，增加了空間自由度控制度，可以保證整體的坐標拼接的精度和匹配成功率。圖53標志點使用實例（一）（2）標志點主要粘貼在物體的外部如圖54所示，我們對于這樣一個汽車的模型，僅僅在它的頂部和側面布置了少數的幾個標志點，大量的標志點不布置到測量平臺上，這樣可以方便的從不同的角度對物體進行掃描，而平臺上布置的標志點將作為公共標志點基準進行拼接。圖54標志點使用實例（二）（3）增加外部特征粘貼標志點如圖55所示，是一個筆記本電腦的殼體。由于其表面的特征很多，很少有合適的空間來布置標志點。另外其類似平板的外形，導致了表面粘貼標志點不足以控制其空間自由度。此種情形下，我們可以通過增加外部特征，在類似途中的一些點快上粘貼標志點，來增加其空間標志點，以提高拼接精度。圖55標志點使用實例（三）（4）完全靠外部粘貼標志點如圖56所示，此為一個手機的軟件盤。其體積小，表面細小特征多，完全不能粘貼標志點。材質柔軟，在測量過程中不能搬動。因此，我們將其置于粘貼了大量標志點的平板上，依靠平板上的標志點作為拼接基準。圖56標志點使用實例（四）（5）依靠測量框架標志點如下圖57所示，此為一個女士鞋跟實型，質地硬不變型，但表面多為曲率變化較大的弧面，標志點不易粘貼且不平整。我們將它夾裝在一個預先已經測量過全局標志點坐標的框架內，測量前導入全局坐標點作為拼接基準，具體方法參看0。圖57標志點使用實例（五）52掃描工程操作完整的掃描工程一般步驟為新建工程參數設置啟動測量頭系統(tǒng)標定掃描操作數據后處理。其中，系統(tǒng)標定可在新建工程之前完成，一般情況下，初次使用系統(tǒng)時進行標定，若標定成功，測量頭上相機位置不發(fā)生相對變化，下次使用時可跳過此步驟直接掃描。本章通過一個簡單實例來逐一介紹。521新建掃描工程開始一個掃描項目之前，需要根據項目內容新建一個掃描工程。點擊“文件”“新建”，系統(tǒng)彈出如圖58所示界面，點擊“瀏覽”選擇新工程需要建立的基礎目錄，然后在工程名稱一欄輸入工程名稱，點擊確定。項目新建好之后，工程導航區(qū)列表內會顯示，可以對該工程進行保存，關閉，刪除。工程會以工程名OM的后綴名保存在創(chuàng)建的路徑。圖58新建掃描測量工程使用全局標志點說明全局標志點即在整個測量工程中的固定標志點。當掃描的物體較大，需要移動測量頭掃描多幅幅面進行拼接時，為了提高精度，最好使用全局標志點。將全局點布置好之后，使用XJTUDP攝影測量系統(tǒng)計算得到的全局標志點的三維坐標，在創(chuàng)建掃描工程時導入，掃描時就可以依靠全局點進行拼接。對于一些大型工件，全局標志點的使用可以最大程度的減小測量積累誤差，達到很高的一個測量精度。如果使用可全局標志點，則整個工件在掃描的工程中位置不可移動。由于全局標志點需要配合XJTUDP攝影測量系統(tǒng)使用，對于一般幅面，精度要求不是特別高的物體，一般需要不采用。522工程參數設置工程參數設置在第三章了做了詳細說明，由于系統(tǒng)已經設置好了默認的設備參數，在用戶實際使用過程中，只需要輸入左右相機的SN號就可將參數設置完成。523掃描操作掃描前必須確認1屏幕擴展完成操作步驟參照1232開啟測量頭確定設備導航欄下測量頭屬于開啟狀態(tài)，在測量頭圖標區(qū)點擊按鈕，成功后軟件主界面相機輸出區(qū)會顯示相機圖像；光線不足時打開“顯示”頁面按鈕。3系統(tǒng)標定成功操作步驟參照42。掃描過程中需要注意的是1掃描距離必須在相機景深框內，教育型面掃描的標準測量距離為450MM，用卷尺測量被測物體到測量頭的距離，一般保證在350MM600MM之間即可。2）整個掃描工程中標志點與物體的相對位置不可發(fā)生改變，否則會產生拼接誤差。3掃描的物體需要多幅拼接時，連續(xù)的兩幅點云要保證有一定的重疊區(qū)域，至少保證有5個共同的標志點。以上操作完成之后，在主界面“開始”頁面點擊按鈕，或者直接點擊鍵盤快捷鍵“空格鍵”，即可進行掃描操作。系統(tǒng)單幅掃描時間在12秒，在掃描過程中，投影儀投射光柵到被測物體上，如下圖示圖59投影光柵掃描完成后，點云數據在三維顯示區(qū)顯示，圖中的框為相機景深框，物體只有在景深范圍內掃描才能被顯示。綠色的點為檢測得到的標志點。圖510掃描結果顯示一般情況下，單幅掃描無法得到三維物體的全部數據，需要進行多幅拼接。此時需要移動被測物體進行下一幅掃描，注意為了進行點云拼接，兩幅點云需要有一定的重疊區(qū)域，這就要求在進行掃描過程中，必須保證與上一副掃描圖像至少有5個共同的標志點。軟件在掃描時自動與上一幅進行拼合并顯示，在本例中，我們轉動被測物體一共掃描得到6幅點云如下圖所示圖511多幅點云掃描結果多次掃描時，軟件會自動識別與上一副圖像可匹配的標志點并顯示匹配誤差，在圖512中，圖片中的紅色數字為匹配偏差，在掃描時系統(tǒng)自動計算以供參考，一般偏差值小于005時表示匹配效果良好，可以掃描。在顯示工具欄頁面設置可用點和無效點顏色為綠色和紅色，在掃描時通過視頻輸出窗口觀察，如圖512，綠色十字標注的點為可用點，即與上一副點云的可匹配點，不可匹配的點顯示為紅色，當可用點超過3個點時才可與上一副點云自動匹配，否則掃描時會提示圖513，此時需要移動被測物體，使可用點滿足條件后再次掃描。圖512掃描時標志點識別顯示圖513可用點不足提示部分掃描功能軟件在掃描時默認掃描視頻輸出區(qū)的所有圖像，如果只需要掃描部分圖像，在左圖像輸出區(qū)點擊鼠標左鍵，選擇“框選類型”，可選“矩形”或者“任意形狀”，選擇矩形時，按住鍵盤“CTRL”鍵的同時按下鼠標左鍵在圖像輸出區(qū)框選即可選擇矩形掃描區(qū)域，選擇任意形狀時，按住鍵盤“CTRL”鍵的同時在圖像輸出區(qū)根據掃描區(qū)域連續(xù)單擊鼠標左鍵繪制成掃描形狀。此時進行掃描只掃描框選的部分。需要刪除或修改框選區(qū)域時，在選框內點擊鼠標右鍵可進行“編輯”、“清除”和反選操作。一般只需要在左圖像區(qū)域進行框選，左右圖像都框選時，圖像會掃描選框內的重疊區(qū)域。（A）矩形選框（B）任意形狀選框圖514部分掃描框選效果524點云編輯在導航區(qū)內顯示已獲得的點信息?！按笮　北硎締畏c云獲得的點的個數，下圖中單幅點云獲得20萬左右的三維點，“結果”表示單幅點云檢測到的標志點個數。在導航欄內可以對掃描得到的數據進行編輯，選擇某一測量幅面，單擊小鎖圖標由開變?yōu)殚]合時，三維顯示區(qū)內改幅點云隱藏，前面的方框圖標被勾選時表示該幅點云被選中，此時單擊鼠標右鍵可對選中的點云進行刪除，隱藏，導出等編輯操作圖515點云編輯對于已經獲得的點云，可以在“顯示”菜單頁面進行編輯，對三維顯示區(qū)內掃描得到的標志點，ID，點云等進行選擇是否顯示，圖標選中時表示顯示，未選中表示隱藏，也可以對點的顏色進行編輯。525測量點云的瀏覽測量獲得的點云連同坐標系會在軟件的三維顯示區(qū)中顯示，可以在菜單中的“視圖”頁面對三維視圖進行選擇，操作模式圖標對點云進行縮放，旋轉，平移操作。鼠標左鍵選中某個圖標后，在顯示區(qū)鼠標左鍵即執(zhí)行某種功能。在三維顯示區(qū)點擊鼠標右鍵也可對點云進行相關編輯操作。對于掃描得到的無用點可采用套索工具，被選中的點云變成紅色，再點擊刪除圖標進行刪除；選中之后也可點擊鼠標右鍵進行取消或者反選操作。EQUATIONCHAPTERNEXTSECTION16后處理61點云優(yōu)化與融合點云融合是將掃描得到的多幅點云拼接成一副完整的點云，并將重疊的點云進行刪除。有兩幅以上的點云時可進行該操作。進行融合之前，一般先將多幅點云進行優(yōu)化，優(yōu)化是通過一定的算法將有重疊區(qū)域的多幅點云進行校正對準，以提高拼接精度。優(yōu)化過程只是進行點云位置細微變動，肉眼一般無法識別出效果。優(yōu)化和融合過程根據數據大小需要占用幾分鐘時間，此時可在界面下方狀態(tài)欄查看處理進度。對于第五章的掃描實例進行先優(yōu)化后融合的操作之后效果如示完成之后，多幅點云變成一副完整的點云并顯示。圖61點云融合效果圖62點云封裝點云封裝是將掃描得到的三維點數據之間以三角形相互連接，形成一張三角網格