机器视觉实验报告

机器视觉实验报告

目录

一实验名称 (2)

二试验设备 (2)

三实验目的 (2)

四实验内容及工作原理 (2)

（一）kinect for windows (2)

（二）手持式自定位三维激光扫描仪 (3)

（三）柔性三坐标测量仪 (9)

（四）双面结构光 (10)

总结与展望 (14)

参考文献 (16)

《机器视觉》实验报告

一、实验名称

对kinect for windows、三维激光扫描仪、柔性三坐标测量仪和双面结构光等设备结构功能的认识。

二、实验设备

kinect for windows、三维激光扫描仪、柔性三坐标测量仪、双面结构光。

三、实验目的

让同学们对机器视觉平时所使用的仪器设备以及机器视觉在实际运用中的具体实现过程有一定的了解。熟悉各种设备的结构功能和操作方法，以便于进行二次开发。其次，深化同学们对机器视觉系统的认识，拓宽同学们的知识面，以便于同学们后续的学习。

四、实验内容及工作原理

(一)kinect for windows

1.Kinect简介

Kinectfor Xbox 360，简称Kinect，是由微软开发，应用于Xbox 360 主机的周边设备。它让玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用语音指令或手势来操作Xbox360 的系统界面。它也能捕捉玩家全身上下的动作，用身体来进行游戏，带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。2012年2月1日，微软正式发布面向Windows系统的Kinect版本“Kinect for Windows”。

2.硬件组成

Kinect有三个镜头[1]，如图1-1所示。中间的镜头是RGB 彩色摄影机，用来采集彩色图像。左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线CMOS 摄影机所构成的3D结构光深度感应器，用来采集深度数据（场景中物体到摄像头的距离）。彩色摄像头最大支持1280*960分辨率成像，红外摄像头最大支持640*480成像。Kinect还搭配了追焦技术，底座马达会随着对焦物体移动跟着转动。Kinect也内建阵列式麦克风，由四个麦克风同时收音，比对后消除杂音，并通过其采集声音进行语音识别和声源定位[2][3]。

图1-1

3.Kinect应用开发汇总

1)虚拟应用

Kinect试衣镜，这款基于kinect体感技术的神奇的试衣镜，让客户可以快速的试穿衣服，提高销售效率和企业形象。

2)3D建模

3D摄像机，用两个KINECT实现3D摄像机的基本效果。雕塑工具，立等可取Kinect成街头快速人像雕塑工具，利用Kinect对人体进行3D建模，然后根据人体的3D信息，连接相应的塑模设备，塑造出人体塑像。

3)机械控制

用Kinect 操控遥控直升机。Kinect Robo，使用Kinect作为机器人的头，通过kinect检测周围环境，并进行3D建模，来指导机器人的行动。

4)虚拟娱乐

Kinect破解“初音”，将体感控制应用到漫画人物——初音上。Kinect破解玩光剑，Kinect 检测玩家的动作，虚拟出光剑的影像，与之随动。

5)计算机相关应用

Kinect手势操作浏览器，通过Kinect手势对浏览器进行翻页，下拉，放缩等操作。

6)虚拟实验

Kinect蜡笔物理，使用Kinect手势绘图，通过体感控制所绘图形，并使之具有物理特性，比如重力，吸引力等。

此外，它还具有检测识别人的表情，利用骨架跟踪技术模仿人的动作，还可以完成物体的测距等其他功能。

(二)手持式自定位三维激光扫描仪

1.三维激光扫描仪简介

手持式自定位三维扫描仪的外观[4],如图2-1所示。

三维激光扫描仪其结构和组成包括：相机、LED发光灯以及触发器等，其结构组成，如图2-2所示。

图2-1三维扫描仪的外观

图2-2三维扫描仪的结构

2.手持式三维扫描仪功能

创建物体几何表面的点云（point cloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称做三维重建）。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴材质贴图，亦即所谓的材质印射（texture mapping）。在工业中主要用于逆向工程，在文物修复也起到至关重要的作用。

3.手持式三维扫描仪的优点

1)高分辨率：检测每个细节并提供极高的分辨率。

2)高精度：提供无可比拟的高精度，生成精密的3D物体图像。

3)非接触式检测：非接触检测不会对物体造成损伤。

4)双扫描模式：用户可使用安装在设备顶部的按钮在正常和高分辨率扫描模式之间切换。正常分辨率对于大型部件和动态扫描十分有用，而高分辨率专用于要求严格的复杂表面。

4.手持式三维扫描仪的缺点

造价比较高，三维重建过程中会存在一定的误差，遮挡部分无法扫描出来。

5.扫描软件的介绍

VXSCAN扫描软件的界面[5]，如图2-3所示。

图2-3 VXSCAN扫描软件的界面

6.扫描方法

1)工件准备

①贴点定位反光点必须以最小20毫米随机地粘贴于工件表面。如果表面曲率小，距离可以达到100 毫米。这些反光点使得系统可以在空间中完成自定位。定位点粘贴时必须离开边缘12 毫米以上。

下面，这是合适的点分布样例，如图2-4，图2-5所示。

图2-4合适的定位点布

避免定位点过密避免线形排列或有规律地分布

图2-5不适合的定位点分布

②参考系配件插入参考系时要用到可以被VXSCAN 自支识别的参考系配件。

2)启动扫描软件/VXSCAN

点击桌面上或开始菜单里的VXSCAN 图标快捷方式启动VXSCAN 应用程序。

3)调整表面设定

在菜单中点击View----Surface，或点击树状图中的面节点/Surface，则出现下面的扩展面板，如图2-6所示。