基于线结构光扫描的足背三维轮廓重构

针对人体足背的三维建模问题,提出一种基于线结构光扫描的新型重构及测量方案。采用2台高分辨率CMOS摄像头,从不同角度拍摄照射在足背上的线结构光线,通过灰度重心法细化图像中的结构光线,经坐标转换获得足背的点云数据。对足背点云数据后跟处的盲区采用最小二乘曲线拟合法进行修复,并运用三维Delaunay网格化算法实现曲面重构,获得完整的足背三维轮廓。实验结果表明,该方案程序运行稳定,足部主要参数的绝对误差均小于4 mm,具有较高的测量精确度。

基于单双目结合的线结构光扫描技术

为解决传统线激光扫描方法精度低、时间消耗大、成本高等问题,提出一种单目和双目结合的线结构光扫描方法。在双目系统中,用投影仪投射单位像素宽度的移动光条到柱状纸筒表面,采用加权重心法提取左右图像的光条中心并进行匹配,根据匹配结果,采用双目视差原理,恢复光条中心的三维点坐标,采用迭代的特征值法对所获取的三维点进行拟合,得到光平面方程。在单目系统中,依据透视投影几何原理,求解相机透镜中心和结构光中心在像平面上映射点的连线与光平面方程的交点,该点即为所求的三维点坐标。实验结果表明,该方法能够在满足精度要求的同时,提高扫描速度。

水下环境的线结构光扫描和三维重建

针对水下物体的三维探测和目标识别，研究了一种基于线结构光扫描的三维物体探测和三维场景重建方法。该方法使用激光线光源扫描探测区域，用标定板进行定标，建立采样数据的二维像素坐标系与三维世界坐标系的映射关系，通过坐标系变换，将二维线结构光扫描数据转变为三维物体信息。在水槽中进行了实验：采用电荷耦合器件（CCD）相机记录了线结构光扫描的图像数据，利用Matlab软件编程实现了水下场景的三维重建，通过三维重建结果可以较清晰地识别出原目标物体的形状，分析了影响探测精度的原因和改进方法。实验证明了该扫描和三维重建方法应用于水下目标探测的可行性。

基于线结构光和足底扫描的足部参数测量研究

针对现有足部轮廓三维重构方法精度低,鲁棒性差,成本昂贵且不符合实际足部生物力学研究要求等问题,设计了一种利用光学测量技术实现无接触式足部参数测量的系统。该系统一方面通过对足底扫描图像处理,构建足底轮廓点云,分割足底压力区域,计算足底相关参数;另一方面利用线结构光技术,重构足面轮廓,将足底轮廓点云与足面轮廓点云在系统规定世界坐标系内融合,形成完整足部轮廓点云,根据定义计算足部围度等足部系列参数。通过搭建相应硬件平台对多组人体足部进行测量,实验结果表明系统能够快速、精确地完成足部三维重构,具有很好的鲁棒性。

基于线结构光扫描的手背注射入针平面测量优化方法

新冠肺炎疫情的暴发使得非接触式静脉注射机器人备受医务人员青睐,但目前对机器人入针角度的研究较少,多以粗略的角度进行入针操作,这会增加穿刺失败率,且由于患者本身存在的个体差异,有时会有明显疼痛感。为此,针对手背静脉注射机器人入针角度的确定展开研究,重点完成对手背测量数据的优化,以保证入针角度计算结果的准确性。首先通过单目相机与线结构光扫描相结合的方法获得手背入针区域空间点云,利用最小二乘法对手背点云进行拟合得到手背平面;在线结构光系统标定过程中,通过构造误差函数,采用最优化方法进行迭代求解来消除测量误差;然后以得到的入针区域平面为依据确定入针角度;最后设计实验,验证所提方法的准确性。实验结果表明,优化后结构光平面位置的平均误差约为0.1 mm,满足项目需求,为后续全自动注射奠定基础。

水下线结构光自扫描三维测量技术

为了对水下物体进行高速度、大范围的三维测量,提出了水下线结构光自扫描三维测量技术。采用振镜将激光面反射到被测空间,激光面与被测物体相交形成光条并被摄像机拍摄,根据像面上光条中每一点的位置计算出该点由于折射产生的偏移大小并加以补偿。再利用考虑折射后的光平面水中部分在振镜坐标系下的方程,求出物体表面的三维坐标。实验结果表明,所提出的水下自扫描系统模型及水下三维测量方法可行,在深度为0.5-1 m,测量高度为0.5 m,测量宽度为0.6 m的空间内测量精度达到0.7 mm。

激光线扫描三维成像系统的图像矫正研究

线结构光扫描是一种非接触式三维探测技术,在成像、测距等诸多领域具有广泛应用。针对旋转扫描系统引起的三维成像弯曲现象,基于三角法成像原理,提出了一种激光线扫描图像矫正算法。设计了旋转线扫描三维成像系统,对距离2.7m的目标进行了矫正实验,矫正前图像直线度误差是0.36m,矫正后该误差低于0.02m。实验结果验证了该算法对图像弯曲矫正的有效性。

基于计算机视觉的脚型参数测量系统的设计与实现

提出一种便捷的足部参数测量方法,仪器装置成本低廉、操作简洁。该系统利用足底扫描设备扫描足底图像,通过CMOS摄像头获取照射在足面上的结构光图片,运用图像处理技术将足面轮廓点云与足底轮廓点云叠加融合,重构足部三维形状,并据此计算脚型测量的关键特征参数。实验表明,系统能够快速精确地完成三维脚型恢复和足部特征参数的提取,具有很好的鲁棒性。

GaAs/AlGaAs heterostructure nanowires studied by cathodoluminescence

In this report we explore the structural and optical properties of GaAs/A1GaAs heterostructure nanowires grown by metalorganic vapour phase epitaxy using gold seed-particles. The optical studies were done by low-temperature cathodo- luminescence （CL） in a scanning electron microscope （SEM）. We perform a systematic investigation of how the nanowire growth-temperature affects the total photon emission, and variations in the emission energy and intensity along the length of the nanowires. The morphology and crystal structures of the nanowires were investigated using SEM and transmission electron microscopy （TEM）. In order to correlate specific photon emission characteristics with variations in the nanowire crystal structure directly, TEM and spatially resolved CL measurements were performed on the same individual nanowires. We found that the main emission energy was located at around 1.48 eV, and that the emission intensity was greatly enhanced when increasing the GaAs nanowire core growth temperature. The data strongly suggests that this emission energy is related to rotational twins in the GaAs nanowire core. Our measurements also show that radial overgrowth by GaAs on the GaAs nanowire core can have a deteriorating effect on the optical quality of the nanowires. Finally, we conclude that an in situ pre-growth annealing step at a sufficiently high temperature significantly improves the optical quality of the nanowires.