Sizector?3D相機(jī)采用移相法結(jié)構(gòu)光和硬件計(jì)算技術(shù)，能夠在硬件內(nèi)部完成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)光拍攝控制和解算，直接輸出高質(zhì)量的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。結(jié)合光學(xué)、機(jī)械、電子、軟件、算法的全方位深度自研和多年持續(xù)優(yōu)化，Sizector?在速度、精度等性能方面已經(jīng)大幅領(lǐng)先其他同類產(chǎn)品：最高全周期幀率為47FPS，最高全周期點(diǎn)率為63.18MPts/s，區(qū)域重復(fù)精度達(dá)50納米，而同類產(chǎn)品普遍為微米級(jí)別。Sizector?更是提供了自動(dòng)HDR、降噪、濾波、修補(bǔ)、矩陣變換等十余種硬件功能，涵蓋拍攝控制、點(diǎn)云重構(gòu)和后處理三個(gè)階段。
在拍攝超長(zhǎng)、超大或曲面物件時(shí)，單臺(tái)3D相機(jī)無(wú)法一次獲得完整點(diǎn)云圖，用戶往往需要通過(guò)單臺(tái)多次或多臺(tái)單次拍攝之后進(jìn)行圖像拼接。常規(guī)矩陣變換功能的實(shí)現(xiàn)，需要用戶通過(guò)二次開發(fā)賦予點(diǎn)云相應(yīng)坐標(biāo)，完成圖像拼接等工作任務(wù)；而Sizector?的硬件矩陣變換功能只需設(shè)置硬件參數(shù)即可獲取轉(zhuǎn)換后的3D點(diǎn)云，從而幫助用戶在高幀率獲取數(shù)據(jù)的同時(shí)簡(jiǎn)化算法、提高開發(fā)效率。本期內(nèi)容我們將分享如何通過(guò)盛相科技Sizector?3D相機(jī)實(shí)現(xiàn)硬件矩陣變換以獲得完整圖像。
通常情況下，我們可以利用位置和姿態(tài)去描述一個(gè)物體在三維坐標(biāo)系下的狀態(tài)：
1. 在對(duì)象物體上建立一個(gè)自身坐標(biāo)系；
2. 計(jì)算此坐標(biāo)系和原始坐標(biāo)系的XYZ偏移和旋轉(zhuǎn)量；
3. 得到一個(gè)六個(gè)元素的數(shù)組用以描述此物體在原始坐標(biāo)系下的位姿；
通常單臺(tái)3D相機(jī)獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)XYZ是基于相機(jī)自身的坐標(biāo)系下，它的原點(diǎn)是標(biāo)定的零點(diǎn)，若存在多臺(tái)3D相機(jī)，則需要獲得各臺(tái)相機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置，并得到各臺(tái)3D相機(jī)點(diǎn)云坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的變換矩陣，通過(guò)矩陣變換的方式，將各臺(tái)相機(jī)的點(diǎn)云坐標(biāo)統(tǒng)一在世界坐標(biāo)系下。
多臺(tái)3D相機(jī)下的統(tǒng)一坐標(biāo)系
Sizector?S系列技術(shù)平臺(tái)提供了硬件級(jí)別的矩陣變換功能，通過(guò)此功能，基于Sizector?S系列技術(shù)平臺(tái)的產(chǎn)品可以直接輸出矩陣變換后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)：
1.可以通過(guò)拖動(dòng)條進(jìn)行XYZ比例縮放、XYZ旋轉(zhuǎn)和XYZ軸平移的矩陣變換；
2.下方3x4是最終變換矩陣M=Ts（縮放矩陣）X Tr（旋轉(zhuǎn)矩陣）X Tt（平移矩陣）；
Sizector?MPS-SDK界面截圖（部分）
被測(cè)物實(shí)拍圖
獲得完整電池頂蓋高精度點(diǎn)云圖像。
由于被測(cè)物過(guò)長(zhǎng)，難以使用一臺(tái)相機(jī)就獲得完整高精度圖像。
S162170單臺(tái)3D相機(jī)拍攝結(jié)果
傳統(tǒng)3D相機(jī)矩陣變換的實(shí)現(xiàn)通常需要基于電腦計(jì)算，因此整體處理速度較慢。而Sizector?3D相機(jī)擁有強(qiáng)大的硬件計(jì)算能力，可直接通過(guò)Sizector?S系列技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)矩陣變換，處理速度大大提升。我們將搭建兩臺(tái)Sizector?3D相機(jī)，對(duì)被測(cè)物進(jìn)行拍攝。通過(guò)矩陣變換，將點(diǎn)云圖坐標(biāo)統(tǒng)一，獲得完整圖像。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的3D雙相機(jī)系統(tǒng)。本次使用的3D相機(jī)為Sizector?S162170和S028240。
安裝示意圖
標(biāo)定物點(diǎn)云圖
在標(biāo)定物的選取上，需要特別注意：
1、依據(jù)兩個(gè)3D相機(jī)放置的位置關(guān)系，標(biāo)定物要在3D數(shù)據(jù)上有明顯區(qū)別；
2、標(biāo)定物盡量選擇漫反射的表面材質(zhì)易于Sizector?3D相機(jī)拍攝。
將點(diǎn)云導(dǎo)入到第三方軟件后進(jìn)行處理獲得變換矩陣?，F(xiàn)采用Cloud compare示例，處理的步驟大致可分為：導(dǎo)入，過(guò)濾噪點(diǎn)，著色，選出標(biāo)記物點(diǎn)云，配準(zhǔn)，輸出點(diǎn)云：
將另一相機(jī)獲取的點(diǎn)云圖重復(fù)以上四個(gè)步驟之后，我們可以得到兩個(gè)3D相機(jī)拍攝的標(biāo)定物點(diǎn)云，此時(shí)這兩個(gè)點(diǎn)云都是基于各自3D相機(jī)的點(diǎn)云坐標(biāo)系。
兩臺(tái)3D相機(jī)拍攝的標(biāo)定物點(diǎn)云
得到兩臺(tái)3D相機(jī)拍攝的標(biāo)定物點(diǎn)云之后，可將兩個(gè)標(biāo)定物點(diǎn)云配準(zhǔn)選點(diǎn)，在配準(zhǔn)測(cè)試之后，即得到變換矩陣。
將上一步驟獲得的變換矩陣輸入到待變換的3D相機(jī)的紅框位置。
被測(cè)物拍攝效果
將上一步兩臺(tái)3D相機(jī)拍攝的點(diǎn)云圖輸入第三方軟件，驗(yàn)證矩陣變換結(jié)果，即可得到矩陣變換后完整的點(diǎn)云圖。
矩陣變換、圖像拼接結(jié)果
