结构光三维视觉测量
1、应用简介结构光视觉方法的研究最早出现于20 世纪70 年代。在诸多的视觉方法中，结构光三维视觉以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息易于提取、实时性强及主动受控等特点，近年来在工业三维测量领域得到了广泛的应用。
2、系统设计原理、方框图、原理图结构光三维视觉是基于光学的三角法测量原理。如图所示，光学投射器（可以是激光器，也可以是投影仪）将一定模式的结构光投射于物体的表面，在表面形成由被测物体表面形状所调制的光条三维图像。该三维图像由处于另一位置的摄像机摄取，从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓（高度）。直观上，沿光条显示出的位移（或偏移）与物体的高度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示了表面的物理间隙。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可重现物体表面的三维形廓。结构光三维视觉测量系统由光学投射器、摄像机、和计算机系统三部分构成。根据光学投射器所投射的光束模式的不同，结构光模式可分为点结构光模式、线结构光模式、多线结构光模式和网格结构光模式。线结构光模式复杂度低、信息量大，应用最为广泛。下图为线结构光打在标定板和被测物体的光条图像。
3、选型原则、精度分析结构光视觉传感器的测量精度受诸多因素的影响，如摄像机本身的光学物理参数、光学投射器特征参数、传感器本身的结构参数及外界干扰源等等。在摄像机、光学投射测量环境一定的情况下，测量系统的结构参数对测量精度影响很大。实验和相关理论推导表明，测量点的定位误差和系统结构相关性如下：1）摄像机光轴和光
平面垂直时，深度方向的测量误差最小。2）摄像机与光学投射器距离越远，
测量误差越小。3）摄像机镜头放大倍率越小，测量误差越小；这也表面被测
基于结构光的微小物体三维测量系统的设计及应用针对微小物体的三维轮廓测量是现代三维形貌测量的一个重要分支领域。自从上世纪六十年代在国外被首次提出后,国内外研究学者经过几十年的不断研究和发展,与其相关的测量技术与测量设备也获得了高速发展,进入21世纪以后,其被广泛应用于缺陷检测、精密制造、虚拟现实(VR)、机器视觉、医疗工程、影音游戏、三维打印以及现代教育等众多领域。但与国外现有的测量技术与设备相比较,国内目前还处在相对落后的局面。因此,研制出测量精度高、测量速度快、微型化以及更加智能化的微小物体三维轮廓测量系统迫在眉睫。 根据上述情况,本文针对微小物体的三维轮廓测量从两个方向展开研究。一方面,基于正弦光栅条纹投影和光学三角法的三维测量方法进行研究。另一方面,着眼于以体视显微镜和双远心镜头为主体的硬件测量系统的设计与搭建。具体研究内容如下:(1)针对微小物体的三维轮廓测量现有方法以及研究现状系统地调研。 对常规方法存在的问题进行归纳总结,明确了微小物体测量面临的困难与挑战。本文将从硬件系统搭建以及算法实现两个方面进行研究改进。(2)设计与搭建以体视显微镜和双远心镜头为主体的硬件测量系统。因体视显微镜可实现物体的立体成像,可观察区域范围大;双远心镜头因分辨率高,低畸变,景深大,在成像时能最大限度还原物体的形状信息。 因此,测量系统采用体视显微镜和双远心镜头为主体结构设计并搭建了测量系统,结合基于光学三角原理的正弦光栅条纹投影三维测量方法,在经过系统标定后,能顺利获取被测物体的三维轮廓信息,测量系统的视场范围可达 1.8cm*1.6 cm。(3)基于正弦光栅条纹投影和光学三角法的三维测量方法进行研究。本文选用无损伤、精度高、速度快、易实现的正弦光栅条纹投影结合光学三角法对微小物体表面的三维轮廓进行测量,详细阐述了其测量原理,提出了一种基于质量图引导的相位解包裹改进算法——可靠路径跟踪算法,在满足测量精度要求下,提高了系统整体测量速度;针对系统标定,基于一般成像模型引入了摄像机标定与系统标定方法,深入阐述了摄像机标定和系统标定的方法理论,完成了测量系统的整体标定。基于C++与MATLAB实现了相关算法。 进行了大量相关实验,验证了该测量方法的稳定性和有效性,实验结果表明
PDMS管道建模操作手册
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目录 一、管道建模基础 (1) 1．基本概念 (1) 1.1 分支 (1) 1.2 Pdms管道铺设的步骤 (2) 2.管道建模基本操作 (2) 2.1建立管道前准备工作 (2) 2.2建立管道等级、确定保温层厚度 (3) 2.3生成分支（branch） (4) 2.4定义分支的头和尾 (4) 2.5 Piping Components工具介绍 (5) 3.放置一些管件的技巧和管道的定位 (6) 3.1管道斜接的处理 (6) 3.2三通介质流向的改变（注意：三通只能和两根支管相连） (8) 4.管道数据一致性检查 (8) 二、管道建模操作步骤 (10) 1. 说明 (10) 2. 搭建模型前需所需资料 (10) 3.建立PIPE和BRANCH (10) 4.创建元件 (16) 5.创建疏放水、放气点 (35) 三、化学衬塑管道分段 (45) 四、水工工艺管道建模要点： (49) 1. 水工管道一般特点 (49) 2. 室内给水管道建模特点： (49) 3. 室内排水管道建模特点： (50) 4 室内消防管道建模特点： (51)
一、管道建模基础 1．基本概念 1.1 分支 –根据介质流向定义管道的起点和终点，在PDMS中称为Head和Tail 一个管系(Pipe)中所有Branch之间必须有连接关系
1.2 Pdms管道铺设的步骤 –从管道等级中选择管件 –生成管件（弯头、法兰、阀门、垫片等等） –指定管件位置和方向 注意： –管件的前后顺序十分重要，管件的先后顺序表示介质的流向 – Pdms中管道是隐含元件 2.管道建模基本操作 2.1建立管道前准备工作 运行PDMS之后，选择相应的Project，输入Username、Password并选择相应的MDB和Module，点击OK按钮，进入PDMS。
华中科技大学 硕士学位论文 面结构光三维测量系统的精度研究 姓名：杜宪 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：王从军 20090522
华中科技大学硕士学位论文 摘要 结构光测量系统在工业检测、人体测量、文物保护和反求工程等众多领域具有广泛的应用前景。国外的面结构光三维测量技术已相对成熟，但设备价格昂贵。国内也有一些单位开展了相关研究，但普遍存在着精度不高、稳定性差等缺点。为此，本文在简要介绍结构光三维测量技术原理的基础上，系统分析了光栅条纹数和数字光栅投影装置的伽马非线性对测量精度的影响，以期进一步提高课题组前期开发的三维测量系统的精度。 面结构光三维测量系统，首先使用相移法和多频外差原理进行稳定高精度的相位计算；然后根据预先标定的系统参数，从得到的相位灰度图重构出被测物体的三维点云数据。 由三维重构过程可知，光栅周期数的增加可以降低立体匹配的误差，本文通过理论推导和实验研究，分析了不同光栅周期数对系统测量精度的影响，并为系统选择了一个最优的光栅周期数。当周期数为110~120时，系统的测量精度最高，滤波后可达0.037mm。 此外，三维重构的精度还与相位计算的精度有关，根据现有研究，投影仪的伽马非线性是相位误差的主要来源。本文分析了不同伽马值和不同条纹周期数的测量精度，发现条纹周期数抑制了伽马非线性，提高了相位计算的精度。 最后，通过分析不同距离的平面精度、拟合标准球直径及距离等测量实验，表明系统的测量精度稳定可靠，绝对测量精度可达0.05mm。 关键词：结构光;光栅周期数;误差;非线性
华中科技大学硕士学位论文 Abstract Structured Light Measurement System (SLMS) is widely used in many fields such as industrial inspection, human body measurement, Protection of Cultural Relics and reverse engineering etc. In abroad, SLMS is well developped, but they are always expensive. In China, lots of research work has been made on it, but they are poor in accuracy and stability. So, this paper, which is based on a brief introduction of the structured light measurement technology, analyzes the impact of the period number of fringe pattern and gamma non-linear of Digital Projector, attempt to further improve the precision of pre-development measurement system. In our SLMS, phase-shifting method and multi-frequency heterodyne principle were imployed to obtain phrase gray map, then 3D data could be reconstructed base on the pre-calibrated parameters. According to the process of 3D reconstruction, we found that the increase of the period number of fringe pattern can reduce the error. So this paper analyzed the relationship between period number of fringe pattern and accuracy through theoretical research and experiments. Then we can conclude that the optimal period number is 110~120 and the SLMS gets the highest precision which is up to 0.037mm after filtering. In addition, the calculated phase value can also affect the accuracy of 3D reconstruction. According to research, gamma non-linear of projector is the main error source of the phase error. This paper analyzes 3D date by using different gamma values and different the period numbers of fringe pattern, then found that the period number of fringe pattern can inhibit the effect of the gamma non-linear of projector and improved the accuracy of the phase calculation. Finally, a series of measurement experiment, such as analyses of the accuracy in different distance and fitting diameter and distance of the standard ball, shows that the accuracy of system is stable and repeatability and the absolute measurement accuracy is 0.05mm. Key words: Structured light; Period number of fringe pattern; Error; Non-linear
Tutorial (Intermediate level): 3D Model Reconstruction with Agisoft PhotoScan 0.8.5 PhotoScan settings Open PhotoScan Preferences dialog from Tools menu using corresponding command. Set the following values for the parameters in the General tab: Maximum points per photo:40000 P1:40 P2:2000 Write log to file:specify directory where Agisoft PhotoScan log would be stored (in case of contacting the software support team it could be required) Project compression level:6 Enable stereo mode:Disabled Enable VBO support:Disabled Check for updates on program startup:Enabled Set the parameters in the OpenCL tab as following: Check on any OpenCL devices detected by PhotoScan in the dialog and reduce the number of active CPU cores by one for each OpenCL device enabled (if your CPU supports hyper-threading then two active CPU cores per each OpenCL device should be disabled). Add photos Select the Add Photos... command from Workflow menu. In the Add Photos dialog browse the source folder and select files to be processed. Click Open button.
相位编码结构光三维测量技术研究 结构光(SL)技术由于其非接触,高分辨率,高速度和全场自动化的优点而被广泛开发用于三维(3D)测量。条纹投影轮廓术(FPP)是三维测量中应用最广泛的结构光技术之一,例如逆向工程、工业检测、制造和机器人导航。FPP系统将条纹图投影到被测物体上,并记录被物体调制后的变形条纹图,然后利用特定的条纹分析方法,使用处理/分析系统从记录的图像中计算出调制相位。提取相位的准确性直接影响被测物体的三维重建结果。 本论文旨在提高基于相位编码结构光的三维测量系统的性能,力图为条纹投影轮廓术拓宽实用范围奠定理论基础。针对投影仪非线性Gamma标定和矫正、分段量化相位编码方法和基于N步相移的三维测量方法等关键问题进行如下研究工作:1、研究了传统相位编码方法及其一系列改进方法。码字在基于相位编码的相位解包裹方法中具有重要意义,每个相位编码条纹用一个唯一的码字标记,然后用于确定条纹级次。然而,传统的相位编码方法相邻码字之间的差值为1,相邻码字之间的差值过小。 由于系统的非线性效应和离焦影响,在高频条纹情况下条纹级次的计算容易产生误差,从而导致相位展开误差。传统相位编码方法受到码字数量的限制,导致条纹数量不能过大,影响其测量精度。2、数字条纹的正弦性是影响测量精度的一个主要因素。在数字投影相移法中,相位误差主要来源于条纹图像的非正弦性,而条纹图像的非正弦性是由于商用投影仪的非线性Gamma效应产生的结果。 为此,本文在研究对比分析了各种方法的基础上,采用七阶多项式对投影和成像系统进行建模,确定投影仪非线性Gamma的反函数。并以此生成待投影的预矫正正弦条纹,最终成像系统可以捕获理想正弦条纹。3、为了使相位编码方法的条纹级次计算更准确,同时也为了提高其测量精度,本文提出了一种基于分段量化相位编码的三维测量方法,在不减小相邻量化相位值之间的差异或提高量化等级的情况下实现绝对相位恢复。量化相位由特定的编码序列S“135246”进行调制,然后将其嵌入到相位编码条纹图中,这大大提高了解码的精度。 编码时将整个区域分成多个子区域,每个子区域嵌入上述编码序列S,通过相应的解码算法计算出条纹级次,最终得到绝对相位。4、减少条纹投影轮廓术的条纹图数量一直是本领域的研究热点。相位编码方法或其他时域相位展开算法通
1、三维立体电影制作流程 三维立体电影，即我们常说的4D电影，是立体电影和特技影院结合的产物。随着三维软件在国内越来越广泛的应用，4D电影也得到了飞速的发展。运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。本文具体讲解了三维立体电影制作的原理及常见问题的解决方法，以后我们还会在具体的制作方面继续探讨，希望广大对立体电影感兴趣的朋友不要错过。 4D电影：4D电影是立体电影和特技影院结合的产物。除了立体的视觉画面外，放映现场还能模拟闪电、烟雾、雪花、气味等自然现象，观众的座椅还能产生下坠、震动、喷风、喷水、扫腿等动作。这些现场特技效果和立体画面与剧情紧密结合，在视觉和身体体验上给观众带来全新的娱乐效果，犹如身临其境，紧张刺激。4D影院最早出现在美国，如著名的蜘蛛侠、飞跃加州、T2等项目，都广泛采用了4D电影的形式。近年来，随着三维软件广泛运用于立体电影的制作，4D电影在国内也得到了飞速的发展，画面效果和现场特技的制作水平都有了长足的进步，先后在深圳、北京、上海、大连、成都等地出现了几十家4D影院。这些影院大都出现在各种主题公园（乐园）、科普场所中，深受观众和游客的喜爱。
运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。所以，计算机三维技术应用于影视行业后，很快就出现了三维立体电影，如大家俗称的3D电影、4D电影。美国迪士尼乐园中的蜘蛛侠（SpiderMan），更是解决了“三维立体跟踪渲染”技术，使画面中的立体场景能够根据游客的运动轨迹自动地转换透视关系，能够适时地保持虚景（三维画面）和实景（现场布景）一致和连续的透视关系，大大提高了画面的真实感。那么，怎样运用三维软件来制作立体电影？制作过程中要注意哪些问题？本文将通过对三维立体电影的制作原理的详细分析，探讨一些常见问题的解决方法。 人眼的立体成像原理 在现实生活中，人们通过眼睛观察的周围环境之所以是立体的，是因为人的两只眼睛所处的空间位置不同，可以从两个不同的视角同时获得两幅不同的场景图像，人的大脑对这两幅图像进行处理后，不仅能分辨出所观察物体的颜色、质感等光学信息，还能根据两幅图像的差异判断出物体
三维漫游模型制作规范说明 一、建模准备工作 1.场景单位的统一 1)在虚拟项目制作过中，因为要和unity匹配，所以，在建模之初就要把显示单位和设置 为米,系统单位设置为厘米。 2.工作路径及命名的统一： 按模型要求文档来，模型贴图命名及路径不要过长 二、建筑建模的要求及注意事项 建筑建模工作包括模型细化处理、纹理处理和帖图，三者同时进行。帖图可用软件工具辅助完成。 场景制作工具统一采用3dsmax版本不要超过2014。 1.建筑精度的认定及标准 1)一级精度建筑 1.哪些建筑需要按1级精度建模——地标建筑、层数>=18层的建筑、建筑面 积>=20000m2的建筑、大型雕塑、文物保护单位、大型文化卫生设施、医院、学校、 商场、酒店、交通设施、政府机关、重要公共建筑等 2.1级模型建模要求——需精细建模，外形、纹理与实际建筑相同，建筑细部（如： 屋顶结构，建筑转折面，建筑与地面交界的铺地、台阶、柱子、出入口等），以及 建筑的附属元素（门厅、大门、围墙、花坛等）需做出； 3.1级模型应与照片保持一致，丰富其外观细节，应避免整个墙面一张贴图，损失了
模型的立体效果；需注意接地处理，例如玻璃不可直接戳在地上；该有的台阶、围 墙（含栅栏、大门）、花坛必须做出；建筑的体量应与照片一致； 4.面数限制——1级模型控制在1000~2000个面。 5.一级精度建筑结构>=0.3米需要用模型表现出其结构，<0.3米可用贴图表现其结构。 （一级精度建筑楼梯或台阶<0.3米时都需要用模型表现其结构。） 2)二级精度建筑 1.哪些建筑需要按2级精度建模——道路沿路建筑、历史文化保护区以及其它不属于 1级精度的市（区）行政、金融、商贸、文化、科技、展览、娱乐中心等建筑，成 串的骑楼建筑需以2级精度建模； 2.2级模型建模要求——纹理与实际建筑相同，可删除模型和地面相交长宽小于3米 的碎小模型，可减少模型附属元素（如：花坛、基座、柱子段数等）； 3.对于2级模型，整体、细节的颜色、形状都应与实际保持一致； 4.面数限制——2级模型控制在300~800个面。 5.二级精度建筑结构>=1米需要用模型表现出其结构，<1米可用贴图表现其结构。 3)三级精度建筑 1.哪些建筑需要按3级精度建模——不属于1、2级精度建模的所有其它建筑； 2.3级模型建模要求——可直接采用白模，省去模型细节部分，纹理采用街区的通用 纹理，不需一一采集处理；对于成片低矮平房（如城中村），可以整片处理，简化 不可见的面片； 3.3级模型则不需面面俱到细致到所有细节； 4.面数限制——3级模型控制在100~300个面。 5.注意：在制作3级精度模型时，每个地块的城中村应采集外围部分作为城中村的纹 理素材，整理出10-16棟建筑纹理贴图，每棟建筑制作出3-4个片的建筑纹理，可 使建筑既显整齐又不单调； 2.注意事项 应注意把握建模的细化程度——1级模型应与照片保持一致，丰富其外观细节，应避免整个墙面一张贴图，损失了模型的立体效果；需注意接地处理，例如玻璃不可直接戳在地
三维模型说明书 一、矿井简介 我们组选的是同煤集团的四台矿，四方矿位于大同市城西的西岗沟内，东距云岗石窟10km，距大同市27km，地属大同市管辖。井田为大通煤田的一部分，十里河从井田中央由西向东流过，将井田分为南北两部分，初期开采河北部分。矿区电气化铁路支线沿十里河南岸穿过井田达燕子山矿，通过该支线可达京包、同蒲、大秦等铁路干线的枢纽站—大同站，进而可通向全国各地；铁路、公路交通十分便利。 四台矿井是我国首座设计能力为500万t|a的特大型矿井。1984年正式列入国家建设计划，同年12月6日破土动工，1991年12月13日经国家验收委员会验收，一期工程投产，预计1995年全面建成。 二、煤层地质条件 井田内共赋存上、下两大煤系。上部侏罗系全井田赋存，下部石炭二叠系只在河南部赋存，不在现设计开拓范围内。侏罗系煤系共有可采煤层12层，煤层总厚度为17.5m。各煤层中3 12-和14号三 11-、1 个煤层赋存面积较大，煤层厚而稳定，储量约占全煤田50%。 地层产状较为平缓，倾角大部分为3~5°，以宽缓向背斜为主；局部地区受构造影响，倾角可达20°。 建井期间通过井巷揭露，地质构造较为复杂。中小断层发育，现已发现断层164条。其中落差小于2m的115条，落差2~5m的37条，落差大于5m的12条，最大落差32m。已探明的陷落柱有四处，最大陷落面积达到1.2km2。小型褶曲时有所见，局部地段连续起伏。较
大向斜5处，田草沟地堑深度达到76m。这些构造给矿井投产后的巷道布置、推进和回采造成了较大困难。 煤层顶、底板为硅质和钙质胶结的沉积碎硝岩，粉、细砂岩为主，比较坚硬。 矿井开采的各层煤均属弱粘结煤，发热量高、灰分地、硫磷等有害物质含量少，是优质动力用煤，也宜于气化。煤尘爆炸指数超过30%，自然发火期6~12个月。为高瓦斯矿井，矿井正常涌水量为400m3|h，最大涌水量600m3|h。 三、开拓方式 根据四台井田埋藏较浅，表土层不厚，无流砂层，储量丰富，且矿井产量大，全部综合机械化采煤的特点，采用斜井立井混合开拓方式。为主斜井胶带运输机提升，提升能力大，直接进入选煤厂，副斜井提升材料设备等，便于重型设备入井，副立井专门用来升降人员。 井田内山丘连绵，沟壑纵横，云岗沟较开阔，切处于井田中央，工业场地旁，无需增加铁路工程，可使生产紧凑。山坡上无冲积层，主副斜井设在此处，亦便于施工，行政福利区和居民选在十里河滩地，地势平摊，环境优越，副立井设在行政福利区人员上下井十分方便。工业场地的位置接近储量中央，将有利于北部和南部开采均衡了，井下运输距离。 根据煤层赋存浅、瓦斯含量高的特点，每个采区都没有进、回风斜井，建井期利用风井多头施工，加快了矿井建设速度，缩短了建井工期。矿井采用了分区抽出式通风方式；每个矿区回风井都安装有一
3D立体成像技术简介 3D立体成像技术其实并不是一个新鲜事物。如果从时间上看,3D立体成像 技术早在上个世纪中叶就已经出现，比起现在主流的的液晶、等离子这些平板 显示技术，历史更加悠久。 那么现在的3D电视，到底使用了哪些方式来实现所谓的“全高清无闪烁”的立体影像呢？ 色差式3D 历史悠久缺点最多 首先我们看看最早出现的也是最容易实现的一种3D立体成像技术：色差式 3D成像技术。 从技术层面上看色差式3D立体成像是比较简单的一种方法，这种3D成像 只需要通过一副简单的红蓝（或者红绿）眼镜就可实现，硬件成本不过几元钱。显示设备方面也无需额外的升级，现有的任何显示设备都可以直接显示。 色差式3D立体成像技术的原理是将两张不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中，如果不戴眼镜，我们只能看到色彩重合的模 糊图像。但是戴上眼镜后，左右眼不同颜色的镜片分别过滤了对应的色彩，只 有红色的影像通过红色镜片蓝色通过蓝色镜片，最终两只眼睛看到的不同影像 在人脑中重叠产生了立体效果。 色差式3D立体成像原理简单，能达到的3D景深效果也还算不错。不过由 于采用的色度分离方式会给观看者带来比较严重的视觉障碍，舒适感始终不能 让人满意，同时画面的色彩还原效果也一直在较低的水准徘徊，这就导致了它 很难成为3D立体显示技术中的主流。 偏光式3D 影院主流家庭不易实现 在3D电视大量出现之前，3D影院其实已经进入我们的生活很长一段时间。而在3D影院之中最为常见的，就是偏光式3D技术。 偏光式3D技术主要利用偏振光分离技术实现3D立体成像。观看者通过佩 戴偏振眼镜，左右眼镜片就分别过滤掉不同偏振方向的光线，从而实现了左右 眼画面的分离。 影院方面在具体实施的时候主要有两种方式：双机3D和单机3D。双机3D 多用在IMAX 3D影院中，通过使用两台投影机，分别透射偏振方向不一样的左 右眼画面。单机3D相对简单，主要通过但抬头迎和快速切换的偏振器来分别高速切换左右眼画面，最终再通过偏振眼镜进行左右眼画面的分离。
实验一：Solidworks 2010三维建模 （机械制图习题集机类54-4） 一、实验目的 通过本次实验使学生掌握Solidworks 2010软件二维草绘、三维建模的基本操作及常用命令，并运用该软件创建零件的三维模型，体会基于特征的参数化建模技术的应用。 二、实验要求 根据图1所示组合体轴测图，运用Solidworks 2010创建三维模型（如图2所示），并提交创建的三维模型文件。 图1 组合体的轴测图
图2组合体三维模型 三、实验内容 (一)启动Solidworks 2010 如图3所示，单击“开始”→“所有程序”→“Solidworks 2010”→“Solidworks 2010”，启动Solidworks 2010软件（或直接双击桌面快捷键，启动软件）。软件启动后，界面如图4所示。 图3 启动SolidWorks
图4 SolidWorks软件界面 (二)新建文件 在界面最上方标准工具栏中单击“新建”命令图标（如图5所示），出现“单位和尺寸标准”对话框（提示：当第一次启动Solidworks软件后新建文件，系统默认出现此对话框，后续再次新建文件，将不再出现此对话框），如图6（1）所示，“单位”处选择“MMGS(毫米、克、秒)，“尺寸标准”选择“GB”，单击“确定”后，出现“新建Solidworks文件”对话框（如图6（2）所示）。单击“零件”图标并“确定”后，系统自动进入默认名称为“零件1”的三维建模环境，结果如图7所示。 图5 新建图标 （1）（2） 图6 单位和尺寸标准对话框
图7 三维建模环境 在界面左侧管理器窗口中，包含零件1的模型树。模型树中显示系统默认的零件名称，并提供三个相互垂直的基准平面（前视、上视、右视基准面）和坐标系原点。默认情况下，三个基准平面和坐标系原点被隐藏，在右侧的图形窗口中不显示。 注： 1、软件提供的三个基准平面：前视、上视和右视，分别对应国家制图标准中的主视、俯视和右 视。 2、新建模型文件时，系统默认的单位为“MMGS(毫米、克、秒)，“尺寸标准”为“GB”。如需 要更改，可在新建文件进入三维建模环境后，单击界面最上方标准工具栏中“选项”命令图标（如图8（1）所示），出现“文档属性”对话框，可以对Solidworks各种文档属性和系统环境等选项进行设置。在此对话框中“文档属性（D）”选项标签下，“单位”处可重新设置模型单位（如图8（2）所示），“绘图标准”处设置总绘图标准（如图8（3）所示）。 （1）（2）
一、单通道三维立体投影显示系统 单通道三维立体投影显示系统是一套基于高端PC 虚拟现实工作站平台的入门级虚拟现实三维投影显示系统，该系统通常以一台图形计算机为实时驱动平台，两台叠加的立体版专业LCD或DLP投影机作为投影主体显示一幅高分辨率的立体投影影像，所以通常又称之为单通道立体投影系统。我们采用成熟的偏振光成像技术或世界最先进的光谱分离立体成像技术来生成单通道立体图像。 采用光谱分离立体成像技术最大的优点是三维立体图像色彩饱和度更高、立体感更强，为虚拟仿真用户提供一个有立体感的沉浸式虚拟三维显示和交互环境，同时也可以显示非立体影像，而由于虚拟仿真应用的特性和要求，通常情况下均使用其立体模式。 在虚拟现实应用中用以显示实时的虚拟现实仿真应用程序，该系统通常主要包括专业投影显示系统、悬挂系统、成像装置等三部分，在众多的虚拟现实三维显示系统中，单通道立体投影系统是一种低成本、操作简便、占用空间较小（可选择正投或背投）具有极好性能价格比的小型虚拟三维投影显示系统，其集成的显示系统使安装、操作使用更加容易方便，被广泛应用于高等院校和科研院所的虚拟现实实验室中。投影系统是正投或背投，应该依据展示空间面积大小与实际需要来选择。正投系统更为紧凑，占用的空间更小，投影幕墙具有较好的稳定性。背投主要适用于空间比较大，而且投影前需要讲解人的场合。由于光线从另一侧打在投影幕上，讲解人不会挡住光线，也不会被强烈的光线损伤视力。 系统结构示意图
二、双通道立体投影显示系统 为了拓宽观察视角，满足控制室与演示中心多面板现实的需要，我们使用两套立体投影设备拼接成为宽幅面的双通道平板立体显示系统。 双通道显示系统的宽度适宜进行平 板显示（如果是更大的视角，使用柱面环 幕则更有利于产生视野封闭的巨大沉浸 感。） 对于双通道立体投影显示系统而言， 各通道间的亮度与色彩平衡也是至关重 要的技术要求。目前通常采用偏振立体成 像技术实现被动式三维立体成像，就是在 输出左右立体像对的两台高亮度的LCD 或DLP投影机前安装具有不同极化方向 的偏振片。但其所使用的投影幕必须是具 有高增益指数的金属投影幕，而且投影幅 面一般应该控制在150英寸范围以内，否则在不同的视点观看时会出现因高增益而引起的“太阳效应”，所以不适用于多通道立体投影显示系统。目前，一种全新的基于光学虑波的技术成功解决了这个问题，它就是来自德国的Infitec plus，Infitec plus是目前世界最先进的立体成像技术，中铭科技推出的多通道虚拟现实系统正是基于该项技术的一套完美的多通道虚拟现实投影显示系统解决方案。 偏振技术成像的太阳效应Infitec立体成像技术的效果Infitec技术（干涉滤波技术）采用高质量滤光技术，分离光谱以便适合人的每只眼睛，生成无重像的被动立体图像，所以，无需特殊的具有偏振特性的屏幕或电子眼镜，只需配戴专业Infitec眼镜即可，Infitec 眼镜不需要配备电源和复杂 的电路，因此舒适感和沉浸 感更好，眼镜轻便，由于不 需信号同步发射器，所以配 戴者的头部可随意移动，配 戴者互相之间不会产生干 扰，这样Infitec还可以满足 有大量观众场合的应用。
本技术公开了一种结构光三维测量方法，属于计算机视觉技术领域；方法包括：步骤S1，采用深度预测模型对目标物体的表面形成的第一变化图像进行预测，得到目标物体的深度图像；步骤S2，根据不同相移的第二变化图像，计算每一点的主值相位，并利用深度图像，对第二变化图像中每一点的主值相位进行相位展开处理，以得到连续相位场的分布图；步骤S3，采用标定的系统参数对连续相位场的分布图进行处理，以得到得到目标物体的表面每一个三维点的坐标，从而实现对目标物体的三维测量。上述技术方案的有益效果是：能够减少投射图像的数量，提高空间编码的效率和质量，最终获得高精度的三维测量结果。 权利要求书 1.一种结构光三维测量方法，采用投影装置先后将伪随机图案和具有不同初始相位的标准余弦分布的光栅条纹图案投射到目标物体的表面，随后采用相机装置记录所述目标物体的表面经投射形成的图像；其特征在于，会预先训练形成一深度预测模型，所述深度预测模型的输入数据为投射所述伪随机图像后在所述目标物体的表面形成的一第一变化图像，输出数据为预测得到的所述目标物体的深度图像； 所述光栅条纹图案投射到所述目标物体的表面并形成对应的第二变化图像； 所述结构光三维测量方法具体包括： 步骤S1，采用所述深度预测模型对所述目标物体的表面形成的所述第一变化图像进行预
测，得到所述目标物体的所述深度图像； 步骤S2，根据不同相移的所述第二变化图像，计算每一点的主值相位，并利用所述深度图像，对所述第二变化图像中每一点的主值相位进行相位展开处理，以得到连续相位场的分布图； 步骤S3，采用标定的系统参数对所述连续相位场的分布图进行处理，以得到所述得到目标物体的表面每一个三维点的坐标，从而实现对所述目标物体的三维测量。 2.如权利要求1所述的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括： 步骤S21，根据所述第一变化图像中得到的每一点的初始点云坐标以及所述深度图像分别处理得到每一点的空间点坐标； 步骤S22，根据所述空间点坐标分别处理得到每一点的相位初值； 步骤S23，根据每一点的所述相位初值分别处理得到每一点的条纹级数； 步骤S24，根据每一点的条纹级数对每一点上根据所述第二变化图像计算得到的所述主值相位进行相位展开，以得到所述连续相位场的分布图。 3.如权利要求2所述的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S21中，根据所述第一变化图像中每一点的所述初始点云坐标以及所述深度图像，采用双线性插值方法分别处理得到每一点的所述空间点坐标。 4.如权利要求2所述的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括： 步骤S221，根据所述空间点坐标得到对应点在在投影平面上的投影坐标系中的投影点坐标； 步骤S222，根据所述投影点坐标处理得到对应点的所述相位。
立体成像原理 图1．单眼水平视角图 如图所示：人单眼的水平视角最大可达156度，双眼的水平视角最大可达188度。人两眼重合视域为124度，单眼舒适视域为60度。 什么意思呢？ 1．人眼其实观看到的并不仅仅是一个具有重合视角的平面，而是一个超过180度鱼眼镜头的188度环形平面，类似于近期比较流行的环形电影屏幕。 2．人两眼重合视域有124度。也就是说在人眼观看到的范围内，只有这124 度视角内的物体才有立体感。换句话说只有这124度两眼重合视域内观看到的物体截面，超过了180度，以至于形成了立体感。 3．单眼舒适视域为60度。是讲只有这单眼的60度范围内的物体，人们才能够看清楚，人眼才能够聚焦。单眼剩余这96度（156-60=96)的视域，我们一般俗称为“余光”，其实是人眼并不敏感的范围，也就是无法看清楚的。 当然我们所需要研究的是双眼所呈现的立体视觉，以上这部分仅作陈述基础。
图2．双眼水平视角图 这里我以6厘米的瞳距为例，画了这张双眼水平视角图。用photoshop做了一下修改，不同视角的不同区域均用不同颜色填充，因为都设定了30%的透明度，所以重合的区域可以很直观地看到。 1．我用大写英文字母标明了不同的区域：D和E分别为左右眼的156度视角；B和C为左右眼60度舒适视域；A区为左右眼60度舒适视域重合部分。 2．用小写英文字母在视线的各个末端进行了标拄，这样在说明某个特定视角时会比较方便。例如：∠ dxg为D区、∠cyg为D和E的重合部分。
很直观的图表，我们可以看到： 1．∠xyz实际上就是被鼻子挡住的位置，图2全部白色的范围实际上就是人眼的盲区，除了可以看到自己的鼻子和眼眶。 2．实际上只有∠cyg这个范围内观看到的事物才有立体感。 3．人单眼的舒适视域只有60度，也就是说观看到的物体和拍摄的照片以60度为最佳；立体摄影最大范围为单眼124度【（156-90-4）×2】，即为双镜头视线水平，双倍的视线到两眼内侧的角度，也就是∠ixg和∠czj。 4．先说60度舒适视角的立体成像。可以看到线bf为我们以60度视角的镜头拍摄并合成的立体照片。其中bk和lf两部分为未重合的二维部分，kl力重台的三维部分。相信大多数朋友拍摄立体摄影和立体视频时都会发现这个问题。而拍摄的画面到底有多少范围是没有立体感的二维平面呢？如图我们可以看到，就只有被摄物体水平面的12厘米( 6c m×2)。那么我们6厘米的瞳距，1米的物距，拍摄出来的立体照片有百分之多少的立体部分呢？经计算得出为89.6%，2米为94.8%，3米为96.5%，依此类推应该说被摄物体超过3米后，拍摄出的二维部分基本上可以忽略不计了。 5．到这里我们就可以说明一个问题，就是立体摄影标准的拍摄距离。还是看图吧，很直观：两支镜头的光圈孔距为6厘米；单眼拍摄视角为60度，也就是35mm回幅镜头的约31mm焦距；最近拍摄距离要大于线wo的距离，计算后得出5.5厘米。 6.如果超过6厘米的镜头光圈孔距怎么办，像我的两台单反使得镜头光圈孔距达到15厘米？还是要计算一下，15厘米的瞳距，1米的物距，拍摄出来的立体照片中立体部分的百分比为（1×0.5774×2-0.1 5×2）÷1×O.5774X2 =74%，其中0.5774为30度角的正切值。2米为87%，3米为91.3%，4米为93.5%，5米为94.8%，6米为95.7%，依此类推应该说被摄物体超过6米后，拍摄出的二维部分也可以忽略不计了。那么就可以说，镜头光圈孔距增大后仅对近距离的被摄物体产生影响，当最近的物体超过3—6米后，近距离的物体变形基本上可以忽略。因为是以60度的人眼舒适视域进行的计算，即便是光圈孔距达到l5
一种基于机器视觉的结构光三维扫描系统 0 引言 随着制造技术的快速发展和制造领域的不断扩大，使得对制造产品的质量要求也越来越高。传统意义上很多对产品的检测方法已经不能适应现代制造业的要求。计算机视觉检测技术具有操作、维护简单，测量速度快，精度高，测量范围广等众多无可比拟的优点，被认为是检测技术领域中最具有发展潜力的技术。机器视觉被称为自动化的眼睛，在国民经济、科学研究及国防建设上都有着广泛的应用。机器视觉不但可以实现无接触观测，还可以长时间保持精度，因此，机器视觉系统可以广泛应用于长时间的、恶劣的环境。 在此探讨了线性结构光三维扫描系统的特点。设计一种能够测量物体深度的结构光三维扫描系统，通过图像处理技术对激光条纹进行提取，并建立数学模型，采用三角法测量方法获取深度信息，对工件图像进行重建。最后，实验结果验证了该系统的有效性。 1 基于机器视觉的结构光三维扫描系统模型结构光测量是将激光器发出的光束经过光学系统形成某种形式的光，包括点、单线、多线、单圆、同心多圆、网格、十字交叉、灰度编码图案、颜色编码图案和随机纹理投影等投向景物，在景物上形成特定的图案，并通过图像处理，对图案进行提取，然后根据三角法进行计算，从而得到景物表面的深度信息。根据投射光图案的种类可分为单点法、单线法和图案法。1．1 系统的硬件结构设计 如图 1 所示，文中所设计的结构光三维扫描系统由3大部分组成，分别 是运动平台、激光器和摄像机。系统的运动平台由导轨丝杠机构成，丝杠上的滑块带动工件左右运动，丝杠由伺服马达驱动。摄像机垂直于导轨运动平面。激光器和摄像机与摄像机呈固定角度安装。激光器所射出的线形光斑垂直于工件的运动方向。激光器与摄像机的相对角度可以调节，调节范围由20~?45。之间。运动平台行程为100 mm,图像分辨率为0. 2 mm/pixel。 1．2 系统的数学模型建立 系统的数学模型如图2所示。工件放置于运动平台上，摄像机垂直安装在运动平台正上方，激光与水平面的夹角B,激光器产生一字的线性结构光， 由于物体表面与运动平台的高度差，条形光斑同时照射在物体上的A处和平台的B处。用摄像机获得光斑的图像，经图像采集卡输入至计算机，经过图像处理，可以测量出点A与点B的距离d,根据三角法公式tan 9 =H/d,可以通过光斑间距d 计算出工件的高度H。因此物坐标和像坐标对应关系为：其中：xg，yg，zg 分别为物坐标；k 为像素一毫米转换系数；xi ，yi 分别为图像坐标。 2 结构光光斑提取的相关理论与方法 从系统的数学模型可知，物体的深度信息H主要受9和d的影响，而9主要表现为系统误差。因此，有必要对条纹间距d进行深入研究，以提高系统的精度。其主要包括：图像增强、图像二值化以及图像细化。 2．1 图像增强图像增强主要增加图像的对比度，突出图像中的高频部分。算法描述为：设原图像的灰度级为x，其最大和最小灰度级分别为xmax和xmin期望图像
《探索者三维MEP设计软件》用户手册 《探索者三维MEP设计软件》是北京探索者软件股份有限公司，基于Revit平台开发的设计软件，包括给排水、暖通、电气三个专业模块。菜单功能分区明晰，对话窗口界面集成化，本地族库丰富，操作指令便捷，多种批量处理功能，方便机电设备以及设施的快速智能化建模，有助于设计人员提高设计效率和设计品质。 第一章软件的安装与启动 本章说明《TSRMEP探索者三维MEP设计软件》的安装和启动方法及相关问题，了解这些内容，有助于您正确使用本软件。 1运行环境 操作系统：XP/Window 7/ Window 8中文版；运行环境：Revit 2014/2015/2016。 2运行 运行《TSRMEP探索者三维MEP设计软件》，探索者三维MEP设计软件包含水暖电三个专业，给排水包括探索者给排水、探索者消防两个模块，暖通包括探索者暖通风、探索者暖通水两个模块，电气包括探索者变配电室和探索者电气平面两个模块，各专业的功能需在探索者提供的相应的样板文件下操作，可在项目列表下直接单击启动相应专业的样板文件，也可单击新建，在新建项目对话窗口的样板文件下拉列表中选择。屏幕的主界面如错误!未找到引用源。所示。 图1-2.1 探索者MEP功能界面
第二章探索者给排水、消防 本章为TSZ给排水专业模块，用户可以以多种方式创建和连接管线，布置设备，并进行相应的调整。 1 设置 1.1 系统设置 功能：此命令用于设置给排水专业各系统的系统类型名称及缩写、系统分类、线型、颜色、线宽等参数。 点击命令，弹窗如0所示。 图2-1.1 系统设置 标准模板：下拉菜单收起时显示的名称为当前模板，系统提供一个参考模板，下拉菜
结构光三维视觉测量 1、应用简介结构光视觉方法的研究最早出现于20 世纪70 年代。在诸多的视觉方法中，结构光三维视觉以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息易于提取、实时性强及主动受控等特点，近年来在工业三维测量领域得到了广泛的应用。 2、系统设计原理、方框图、原理图结构光三维视觉是基于光学的三角法测量原理。如图所示，光学投射器（可以是激光器，也可以是投影仪）将一定模式的结构光投射于物体的表面，在表面形成由被测物体表面形状所调制的光条三维图像。该三维图像由处于另一位置的摄像机摄取，从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓（高度）。直观上，沿光条显示出的位移（或偏移）与物体的高度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示了表面的物理间隙。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可重现物体表面的三维形廓。结构光三维视觉测量系统由光学投射器、摄像机、和计算机系统三部分构成。根据光学投射器所投射的光束模式的不同，结构光模式可分为点结构光模式、线结构光模式、多线结构光模式和网格结构光模式。线结构光模式复杂度低、信息量大，应用最为广泛。下图为线结构光打在标定板和被测物体的光条图像。 3、选型原则、精度分析结构光视觉传感器的测量精度受诸多因素的影响，如摄像机本身的光学物理参数、光学投射器特征参数、传感器本身的结构参数及外界干扰源等等。在摄像机、光学投射测量环境一定的情况下，测量系统的结构参数对测量精度影响很大。实验和相关理论推导表明，测量点的定位误差和系统结构相关性如下：1）摄像机光轴和光 平面垂直时，深度方向的测量误差最小。2）摄像机与光学投射器距离越远， 测量误差越小。3）摄像机镜头放大倍率越小，测量误差越小；这也表面被测