基于樹莓派的三維掃描

1、基于樹莓派的三維掃描儀基于樹莓派的三維掃描儀研究與開發(fā)研究與開發(fā)姓名：吳劍波 學號：2013080103017 指導老師：黎業(yè)飛 2017.1目錄1 樹莓派的介紹2 基本原理 （1）輪廓的獲取 （2）輪廓深度的計算 （3）流程圖3 硬件部分4 結論5 心得1 1 樹莓派（樹莓派（ Raspberry Pi Raspberry Pi ）的）的介紹介紹 又稱卡片式電腦，外形只有信用卡大小，卻具有電腦的所有基本功能，這就是Raspberry Pi電腦板，中文譯名樹莓派！ 樹莓派在該項目中的主要作用：1、作為主控制板進行初始化2、通過配套的攝像頭捕捉畫面3、控制激光進行掃描4、給驅動（步進電機）提供控

2、制信號2 2 基本原理基本原理 要進行一個三維物體的掃描，就要獲取到其表面點的位置信息，也就是相對于設定坐標軸的坐標，之后在電腦中顯示出來，構成掃描出來的圖像。而其難點就在于獲得點的位置信息。 這里采用兩個步驟獲取到三維物體表面信息的，一是先獲取到其表面的投影輪廓，二是得到該輪廓相對于中心坐標軸的距離，也就是深度。這樣就確定了一條輪廓的位置，通過重復上述步驟就可以得到完整的三維物體的形狀。（1）輪廓的獲取 捕捉兩張圖，其中一張有激光標記，一張沒有，其余一模一樣，因此激光照射所在的物體表面就是對應的輪廓。將這兩張圖片轉化成二進制映象，可以去除大部分相同的部分（多余的信息），然后激光標記的部分記為

3、白色，其余部分記為黑色，所以白色的部分就是輪廓。激光激光標記圖標記圖未用未用激光激光標記圖標記圖轉化成二進轉化成二進制映象制映象獲得輪廓獲得輪廓（2）輪廓深度的計算 上面已經(jīng)得到一條輪廓的形狀，現(xiàn)在只要得到該輪廓到中心軸的距離就可以得到該輪廓的位置信息了。 現(xiàn)將激光與攝像頭正對線的交點設在中心軸位置，設深度為H，所以H就可以通過X求得 H=X/tan； X可由像素的個數(shù)乘以比例因子求出 H X （3）流程圖 否 是開始初始化捕捉圖像打開激光捕捉圖像關閉激光兩張圖片的差生成輪廓點計算深度形成點云旋轉轉臺增加角度角度=360保存點云結束3 3 硬件部分硬件部分（1）基本的框架組成：梁，支架，激光發(fā)

4、射裝置，攝像頭，底座轉盤，步進電機，樹莓派，電源，驅動等。（2）電路部分 步進電機的控制步進電機通過步進電機驅動板和樹莓派連接 激光二極管的控制 由樹莓派提供電壓 當樹莓派提供的是邏輯數(shù)1時， VccVb，二極管正向導電，此時二 極管發(fā)出激光；當樹莓派提供的是 邏輯數(shù)0時，Vcc=0，此時二極管逆 向導電，此時二極管不發(fā)光。由步進電機驅動板提供電壓 注意點 樹莓派和步進電機驅動板必須要接同一個地 每個環(huán)節(jié)分別檢測，不然一個環(huán)節(jié)錯誤很容易導致其他地方出錯，甚至燒毀整塊板子 注意角度問題4 4 結論結論 樹莓派作為開發(fā)板可以實現(xiàn)很多有意思的想法，此三維掃描儀基于樹莓派就很簡單地就實現(xiàn)了其功能。通過樹莓派對攝像頭，激光二極管，步進電機驅動板等的控制，加上一些對應模塊的程序（打算用MATLAB編寫），很輕易就可以實現(xiàn)對一個三維物體外形的掃描。但是到目前這步還是遠遠不夠的，因為還差程序部分，特別是在對角度的控制進行編程比較難，實現(xiàn)它需要很高的技術。5 5 心得心得 通過此次的SRT訓練，受益匪淺。首先對一種開發(fā)板有了深入的了解，并用此實現(xiàn)了一個小小的功能，從中學到很多東西。其次以前很多在書本學到的知識在實際中得到應用，更加激發(fā)了自己對學習的熱情。再然后在做SRT的過程中，碰到許多自己