Die dreidimensionale Formmessung spielt eine wichtige Rolle in den Bereichen fortschrittliche Fertigung, Luft- und Raumfahrt, Biomedizin und anderen. Dank hoher Genauigkeit, vollem Sichtfeld und berührungsfreier Messung ist das Streifenprojektionprofilverfahren derzeit eine der am weitesten verbreiteten optischen 3D-Messmethoden. Um globale 3D-Informationen eines Objekts zu erhalten, wird das zu messende Objekt üblicherweise auf eine Drehplattform gesetzt und durch kontinuierliches Scannen und Zusammenfügen die globale Information des Objekts gewonnen. Allerdings werden herkömmliches Scannen und Zusammenfügen offline durchgeführt, was zu einer langsamen Rekonstruktionsgeschwindigkeit des gesamten 3D-Modells führt. Bestehende Echtzeit-Punktwolkenregistrierungsmethoden können zwar die Geschwindigkeit des Scan- und Zusammenfügevorgangs effektiv verbessern, doch die Genauigkeit der Echtzeit-Punktwolkenfusion wird weiterhin vom Bewegungszustand des zu messenden Objekts beeinflusst. Dieser Artikel optimiert das oben genannte Problem und schlägt eine Echtzeit-Hochpräzisions-Modellrekonstruktionsmethode basierend auf globaler Optimierung vor. Zuerst wird ein schneller Punktwolkenregistrierungsalgorithmus von grober zu feiner Registrierung eingeführt sowie ein Punktwolkeninitialisierungsalgorithmus basierend auf Punktenormalenbeschränkungen, der die Stabilität und Genauigkeit der Berechnung der Anfangsposition der Punktwolke während der groben Registrierung verbessern kann. Zweitens wird in der Feinregistrierungsphase ein Graphoptimierungsalgorithmus eingeführt, um die optimale globale Positionierung der Punktwolke zu erhalten und so die Genauigkeit der globalen Punktwolkenregistrierung weiter zu verbessern. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene Methode im Vergleich zu aktuellen Echtzeitmodellrekonstruktionsmethoden eine höhere Genauigkeit und Stabilität der globalen Punktwolkenregistrierung erreicht. Insbesondere kann diese Methode bei dynamischen Szenen mit plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen des gemessenen Objekts durch Vibrationen robust die dreidimensionale Modellrekonstruktion durchführen, wobei die Gesamtmodellrekonstruktionsgenauigkeit 84 μm erreicht.

Streifenprojektionprofilverfahren;Graphoptimierung;Echtzeit;3D-Rekonstruktion;Punktwolkenregistrierung