三維旋轉(zhuǎn)激光掃描測量系統(tǒng)的設(shè)計
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有了轉(zhuǎn)臺中心軸線的方向，還需要確定空間三點P1，P2，P3繞轉(zhuǎn)軸R形成圓的圓心O(x0，y0，z0)才能使轉(zhuǎn)臺中心軸線定位。如圖6，為了求O，首先計算轉(zhuǎn)軸R在xOy面上的投影與y軸夾角α、R與z軸的夾角β，然后P1，P2，P3依次繞z軸、x軸旋轉(zhuǎn)到與xOy平行的平面上，旋轉(zhuǎn)矩陣分別為：
式中：P1，P2，P3旋轉(zhuǎn)到與xOy平行的平面上就可以很容易求出圓心，然后將圓心再依次繞x軸、z軸反向旋轉(zhuǎn)β和α，即得到O，轉(zhuǎn)臺中心軸線的方向和位置得到確定。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/194944.htm
5 多視拼合及重疊數(shù)據(jù)區(qū)域的處理
逆向工程中，對實物樣件進行數(shù)字化時，因為測量范圍的限制或遮擋的關(guān)系，往往不能在同一坐標系下一次測量產(chǎn)品全部的幾何數(shù)據(jù)，需要在不同的方位(即不同的坐標系)測量產(chǎn)品的各個部分，其中每個方位測量的數(shù)據(jù)片稱為視，多個方位測量的數(shù)據(jù)稱為多視數(shù)據(jù)，將不同坐標系下的多視數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標系下的處理過程，稱為多視數(shù)據(jù)拼合。
多視數(shù)據(jù)拼合包括兩個部分，第一步是將不同坐標系的數(shù)據(jù)變換到同一個坐標系中，數(shù)據(jù)片通過旋轉(zhuǎn)和平移來調(diào)整方位達到形位匹配；多視數(shù)據(jù)變換到同一坐標系后，數(shù)據(jù)片之間存在重疊區(qū)域，由于測量和變換存在誤差，重疊區(qū)域內(nèi)的多重數(shù)據(jù)需要做合理的運算使其融合為單層數(shù)據(jù)。第一步是方位調(diào)整，可稱為“拼”(Registration)，亦稱數(shù)據(jù)對齊，第二步是多層數(shù)據(jù)融合為單層數(shù)據(jù)，可稱為“合”(Intergr-ati-on)。將數(shù)據(jù)點集看作一個剛體，兩個數(shù)據(jù)點集的對齊屬于空間剛體移動，因此多視數(shù)據(jù)對齊問題可看作空間兩個剛體的坐標轉(zhuǎn)換，問題歸結(jié)為求解相應(yīng)的轉(zhuǎn)換矩陣，移動矩陣T和旋轉(zhuǎn)矩陣R。如圖7所示是2個數(shù)據(jù)片截面上兩行數(shù)據(jù)融合的示意圖。最簡單的融合方法是中值平均，這樣會在重疊區(qū)域邊緣出現(xiàn)臺階。改進的方法是加權(quán)，使得融合后的數(shù)據(jù)片在重疊區(qū)域邊緣光滑過渡，但這種方法未考慮重疊區(qū)域邊緣外一定鄰域內(nèi)的數(shù)據(jù)點也存在誤差。
6 結(jié)語
通過激光旋轉(zhuǎn)掃描測量的方式獲取樣件的三維信息，可方便快捷地進行雕刻制品的加工，快速實現(xiàn)雕刻藝術(shù)品的數(shù)字化以及復(fù)制或批量生產(chǎn)。從而節(jié)省硬件平臺及人力成本，在木雕、石雕、玉雕等各類雕刻行業(yè)中獲得極其廣泛的應(yīng)用，掀起了一場革新的浪潮。
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