多视拼合及重叠数据区域的处理 - 三维旋转激光扫描测量系统的设计

5 多视拼合及重叠数据区域的处理

　　逆向工程中，对实物样件进行数字化时，因为测量范围的限制或遮挡的关系，往往不能在同一坐标系下一次测量产品全部的几何数据，需要在不同的方位(即不同的坐标系)测量产品的各个部分，其中每个方位测量的数据片称为视，多个方位测量的数据称为多视数据，将不同坐标系下的多视数据统一到同一坐标系下的处理过程，称为多视数据拼合。

　　多视数据拼合包括两个部分，第一步是将不同坐标系的数据变换到同一个坐标系中，数据片通过旋转和平移来调整方位达到形位匹配;多视数据变换到同一坐标系后，数据片之间存在重叠区域，由于测量和变换存在误差，重叠区域内的多重数据需要做合理的运算使其融合为单层数据。第一步是方位调整，可称为“拼”(Registration)，亦称数据对齐，第二步是多层数据融合为单层数据，可称为“合”(Intergr-ati-on)。将数据点集看作一个刚体，两个数据点集的对齐属于空间刚体移动，因此多视数据对齐问题可看作空间两个刚体的坐标转换，问题归结为求解相应的转换矩阵，移动矩阵T和旋转矩阵R。如图7所示是2个数据片截面上两行数据融合的示意图。最简单的融合方法是中值平均，这样会在重叠区域边缘出现台阶。改进的方法是加权，使得融合后的数据片在重叠区域边缘光滑过渡，但这种方法未考虑重叠区域边缘外一定邻域内的数据点也存在误差。

　　

 

　　6 结语

　　通过激光旋转扫描测量的方式获取样件的三维信息，可方便快捷地进行雕刻制品的加工，快速实现雕刻艺术品的数字化以及复制或批量生产。