多结构光测量技术的应用分析

戴诚铭

湖南常德外国语学校

多结构光测量技术的应用分析

戴诚铭

湖南常德外国语学校

在建筑业的发展下，人们对于地形测量精度的要求越来越高，传统观测仪器精度高、操作简便，但是存在效率低下、工作量大、容易破坏地形的缺点，应用多结构光技术则显著弥补了传统地形测量技术中存在的不足。本文主要针对多结构光在地形测量中的应用进行分析。

多结构光 地形测量 应用

1 引言

在测量的地形领域中，具有观测原理的仪器有水准仪、经纬仪、全站仪等，它们的观测度高、操作简单被得到广泛的使用。这些方法一般用于单点的接触式测量，存在着许多的缺陷，但是结构光视觉测量技术更具有精确性和高效性，它补足了简单仪器的很多技术上的不足。结构光视觉测量是一种主动视觉测量，它是获取物体表面信息的一种技术，有很大的量程和精确度高，图像信息获取简单，有较强的实时性，它在机器视觉、工业检测等领域应用的非常广泛。结构光的方式有很多不同种类，像点结构光法、线结构光法和多结构光结构方法等很多。点结构光法还有线结构光法获取图像的信息有较为成熟的技术，但是效率较低。而多结构光法既能有效地提高测量速度，又能对大尺度、复杂曲面的轮廓进行测量。

2 多线结构光测量系统

2.1 测量系统结构和工作原理

测量系统里有CCD、激光定位点传感器、激光源、摄像机、计算机和控制结构等各部分零件组成。它的工作原理是：先是由激光源向四周被测物体投射一组间距相等且相互平行的激光平面，激光平面和物体表面相交并且形成一组反应表面特征的激光纹；在此期间，由激光点传感器沿垂直于激光平面的地方发射一组与其相互平行的激光光束，此光束与待测物体相交，并且成为一组激光定位点，其次，CCD摄像机可以通过计算机发出的指令，然后沿着摄像机透镜的主光轴，且与激光平面垂直，然后，可以根据激光定位点知道相对的坐标，对光条纹的图像进行矫正，最后，通过二维和三维图像来分析软件对其进行相关的分析。

2.2 激光平面的误差

测量系统的重要组成部分有激光源，测量系统可靠并且容易实现激光器方式的构造，为了达到系统的测量精度，激光平面必须相互平行。在激光平面上以激光源为中心，直径分为4个检查的圆环有1000mm、2000mm、3000mm、4000mm，每个被检测的圆环上设置4个等间距的测量点，再沿着每个测量点的垂直方向固定刻度的板，激光平面的角度要与其平行，然后再调整刻度板，使其起始刻度线与起始高度的激光中心线重合，并且在刻度的3个位置分别读取每一个中心线的刻度值，读取其平均值为激光线的读数，把每个圆环上的4个测点的读数计算平均，得到激光平面的间距测量值，最后，分析测量值与出现的误差。

3 冲刷坑地形测量

3.1 测针方法

精确的测量地形表面的特点的三维坐标测针法，重点是在地形导轨上的平移定位，精确定位到地形表面上随便一点，即可实现的平面坐标和表面深度值的测量，我们沿着地形的横、纵的地方布置直线导轨，平行布置两根纵向的导轨，在纵向导轨上，横向导轨用两端的滑块在其上方滑动，在横向导轨上安装固定滑块，并且可在导轨上自由的滑动，导轨上有最小的刻度，其刻度为1mm。

3.2 多线结构光方法

测量中光的平面间距为50mm，使测量的精确必须增加光源的扫描密度。因为激光平面与多光平面平行，被测的地形形成的激光纹与光平面形成的地形的等高线。形成的方法如下：从起始的高度开始以10mm的间距以垂直的方向升高激光源，拍摄出5组不同的光纹图像，以第一个为起测的高度；将图像处理并且导入，根据5组数据矫正图像的尺寸并且确定，然后将图像导入CAD，并提取出条纹，得到不同的图像，在进行叠加合成等高线图。

3.3 检测结果并进行对比

在模块中，形成的三维纹理模型，再通过查询精确的得到测点的高程值，选出不同地形代表的不同的深度选取4、10、12、13、14五个断面，把测量的数据作为标准值，然后我们把两种的测量的方法得到的值统一好后，在进行对比。从5个断面的值分析，斜率与数值近似于1，表现了它们的线性相关。

4 结束语

本篇文章是在多线结构光方法的基础上应用于多线结构光的测量系统中的冲刷坑地形测量的实验应用中，在测量的结果分析通过测针法进行对比，可以得出结论如下：多线结构光方法在观测方面精确度和效率相对比较很高，是一种非接触式的测量的方法，在实现三维立体冲坑地形的测量的应用中具有一定的应用价值与实用性。与测针测量的方法相比较而言，多线结构光方法更有巨大的潜力在地形精细测量和精确的建模方面。伴随着线结构光的就发展，这个科技将在复杂的地形测量方面有更广阔的前途。

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