CPC基本操作说明书Word格式文档下载.docx

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控制面板主要分为系统控制面板和转台控制面板。

如下图。

图1-2系统控制面板图1-3转台控制面板

相接连接处可以任意勾选两个相机。

勾选两个相机可以选择性地查看某个相机的预览视图或者进行特定相机的拍摄单幅照片。

连续拍照可以同时获取两个相机的一组特定照片。

系统设置

视图大小可以调节相机预览视图区的大小。

视各自显示器大小可设置合理大小的视图区域。

光源检测

投影灰度的理论值与实际灰度值有差异性，而且相机采集得到的灰度就更会加大这种差异。

于是，我们可以在这里做光源补偿以使投影灰度与相信采集到的灰度保持一致。

（详细操作后面另作说明）

图1-6光圈检测

使用流程图：

图1-7使用流程图

1、设备组装及连线

此阶段为第一步骤，总共有几个要点：

整套设备由四部分组成：

一台电脑，两台相机，一台专用投影仪，转台（及控制盒）。

电脑与其它所有设备进行连接。

两台相机以USB接口接入电脑，转台控制盒以USB接口接入电脑（控制盒另一端接上转台）。

完成

后，如是第一次使用，会弹出相应硬件驱动安装的提示，根据提示安装驱动。

2、视场选取、光圈调整在条件允许的情况下找一面石灰白墙（不会产生镜面反光），或者一块白板。

根据视场大小让投影仪投出清晰图形，调整相机角度，让相机中线与投影中线重合，最重要的是尽量让相机视图内全部都是投影仪投放内容。

参考图1-9、图1-10。

图1-9投影图形

图1-10CPC控制程序

视角调好后调整光圈（当视场改变较大的时候，有必要调整下光圈，其它时候大可不必调整）。

打开CPC控制软件，点击“光圈调整”弹出如图1-11所示对话框。

图1-11光圈调整

选择“光圈调整”点击“开始”。

在投影灰度为250的情况下，调整两相机光圈至采集灰度值为100~200之间，两相调整到一致。

待相机光圈调整完成后，点击“暂停”。

（如果这时不点击暂停而直接关掉此对话框则可能导致相机出错）

图1-15标定块

3、相机标定

根据你所选择的视场，选择适当的标定块。

相机视场有400mm视场及200mm视场，如图1-15所示，注意标定过程中标定块的正确摆放方向。

先将标定块放置稳定，尽量靠后倾斜出一定角度（便于标定出立体空间）。

打开CPC控制软件和winmoire，观察CPC控制软件里的预览，让标定块处于两相机视图中间。

切换到winmoire，在菜单“Cal/Align”下点击“LRCal5”，弹出如下图所示对话框。

图1-16LRCal

点击“Ok”，待右上角出现正确的标定结果即完成标定。

图1-17已经被识别的标定版

图1-18标定板被识别的结果

400mm、300mm、100mm视场将相机镜头调至两端，标定方式都与400mm视场标定方式相同。

200mm、150mm、50mm视场，只需要将相机从远端位置调至近端位置即可标定方式与大视场标定方式相同。

4、三维测量前的准备工作

三维测量过程中很少能一次性获取整个物体的三维数据，这时就要对物体进行多角度多方位的测量，在得到多个测量结果后，可以将多个测量结果拼接成一个整体。

拼接可以分为手动拼接和自动拼接。

手动拼接相对简单一些，但操作繁多，且精度难以保证。

自动拼接则能做到将多个测量结果精确定位。

自动拼接又分为转台拼接和标志点拼接。

根据拍摄物体特征，选择不同的拼接方法，随之做不同的准备工作。

两方法可灵活选择或者配合使用。

注：

转台拼接适合于大小适中，外表面无复杂构造，有较规则中心轴的物体。

标志点拼接则适合于形体较大，表面构造较多的物体。

图1-19标定块

图1-20MachineParam图1-21CalAlign

转台标定

根据选取的视场大小，选择合适的转台标定板置于转台上，将CPC的转台位置置零。

在winmoire中选择菜单“Param”下的“MachineParam”，弹出如下图1-20所示对话框，将“MachineType”取值为5。

再选择菜单“Cal/Align”下的“CameraTableAlign”，弹出如上图1-21所示对话框，点击“CalcParam”即可自动完成标定过程。

待得出正确标定结果（如图1-22、1-23）后即完成转台标定，但这时候注意务必避免破坏两相机与转台这三者的相对位置关系。

图1-22被识别的转台标定块

图1-23正确识别的结果

合理贴标志点

在winmoire中点菜单“Param”下的“MachineParam”，将“MachineType”取值为1。

在物体适当位置贴标志点。

贴点需要注意几点：

1、所贴的三个点之间尽量不要形成等腰三角形，更不可以形成等边三角形；

2、贴点位置尽量贴在物体平整的位置；

3、在物体表面曲率较大的位置尽量多贴点，曲率小的位置可以适当少贴；

4、贴点务必贴牢。

CPC视场配置

视场

投影镜头型号computar

相机镜头型号computar

焦距

平板标定快配置

转台标定快配置

400*320

16mm

12mm*2

（加滤色片）

780mm

直径：

4mm；

点间距：

12mm

250×

150（4mm黑底白点12个点CPC400专用）

200*160

420mm

2mm；

5.625mm

100×

85（2mm黑底白点12个点CPC400专用）

300*240

16mm*2

150*120

100*80

50mm

50mm*2

1.25mm；

点间距：

3.75mm；

54×

40（1.25mm黑底白点12个点CPC100专用）

50*40

0.625mm；

1.875mm；

30×

20（0.625mm黑底白点12个点CPC50专用）

400mm、300mm、200mm、150mm、100mm视场相机均加1mm垫片，投影不加；

50mm视场相机和投影均加5mm垫片。

5、对物体进行扫描

1、观察被测物体。

估计其大小，如果被测物体小于扫描仪可扫描范围，确定一次扫描一组的方案。

反之，可设定多组多次测量方案，通过改变扫描仪和被测物体的相对位置来完成测量。

2、观察被测物体的光泽，细节形状。

如果有透明、反光、长丝状以及大块黑斑的部分，不能测量，需要使用辅助方法进行拍摄，如在物体表面喷涂显影剂等。

在拍摄之前先将物体放置好，启动CPC程序。

通过程序取景窗口观察物体的位置，从而调整相机的左右高低使物体的拍摄位置处于窗口的中心。

如下图所示：

6.调整扫描仪系统参数

三维扫描是通过解析多幅条纹图像形成三维点坐标，因此，条纹值增益值等参数会影响后期成像效果。

7.调节Winmoire系统参数，进行试拍

调整完毕后，可以打开Winmoire，进行试拍验证。

Winmoire是我公司自行开发的三维图像反求软件，通过对两幅不同拍摄角度的物体附带的光栅图像的特征参数的提取，通过公司自主研制的内建算法核心，能够自动识别画面内的被测物体，可以非常精确的反求出二位图像表征物体的三维点云。

在菜单File－new下，新建一个文件，输入文件名并确定。

如图1-37，1-38所示，在Scan里面点击ImageGage进入ImageGage对话框，

图1-37：

新建文件并给新建文件命名图1-38：

启动扫描窗口

如图1-39为Scan拍摄界面

[1]：

Step中的数值控制拍摄取点的密度，1为最大，取点密度为100%，一般缺省为1（如选择3即横竖方向上的取点间隔均为3，总取点数量为1/32）。

[2]：

点击Image进行拍摄，得到条纹图像。

如图14，点击ReWindow，在左边的条纹图象上框选取需要计算处理的区域。

图1-39：

ImageGage对话框

图1-40：

拍摄过程中

点击image按钮进行拍摄，如图1-40，所示。

8.观察图片质量

如图是获取的物体的二维图像照片，该照片由多张原物体的不同信息照片叠加而成。

观察图片是否有红点区（如出现大量的红点可以通过调节条纹来消除，如果出现红蓝相间可能是环境太暗。

但少量的红点不会过分影响三维点云质量）或不可成像的区域，图片质量是否清晰可靠等。

如不满意，重新调整参数进行试拍。

如果图像质量清晰可靠，可以进入三维反求阶段。

图1-41：

清晰的物体图像

图1-42：

正常白光图像图1-45：

曝光过度的白光图像

9.进行三维反求

点击ReWindow，在左边的条纹图象上框选取需要计算处理的区域，点击Execte执行计算处理（系统会自动识别有效区域），得到图1-46所示处理后的结果，在右下角三维图像浏览窗口中同样显示本次计算所得点云在坐标系中的位置和处理好的数据。

图1-46：

处理好的数据

10.观察获得的三维点云数据

通过反求获得点云数据之后，观察获得的数据是否是你需要的，如果是，请转入下一幅三维图象的拍摄；

如果不是，执行删除操作：

图1-47：

点击DELETE删除图1-48：

删除对话框

如上图，点击DELETE，出现删除对话框，选择你想要删除的点云的类型，各类型在前边的软件介绍中已经有了详细标注，

点击OK，确认并完成操作；

点击UNDO，返回上一步操作；

点击CANCEL，取消本次操作。

11.摆设多幅图像用于拼接

试拍成功以后，可以重复上面介绍的过程，对一个物体进行全方位的拍摄，得到多幅点云图像，方便后期三维制作。

将物体移动一定的角度，注意要有一定的公共拼接区域，同样进行拍摄如图3-49所示，将得到若干片点云数据。

图3-49

一周拍摄完毕，发现物体顶部和底部没有数据，此时需要手动将物体放倒，顶部大致与扫描仪成45度角进行拍摄，这样可拍摄到顶部和侧面的数据，满足拼接需求。

可再换顶部和另一侧面进行拍摄。

拍摄完成后使用同样的方法，拍摄底部数据。

注意，手动移动物体方向所得的数据不能进行自动拼接，需要后期在cloudform中拼接。

图3-50：

物体顶部拍摄

点云数据自动以*.OUT，*.XYZ的格式保存在开始建立的文件夹里边。

快速使用：

在手动移动和旋转的过程中，始终注意保持相邻的两幅图像之间，有三个或三个以上容易识别的特征点，同时，过多的点云片并不一定能带来最好的拼接效果，做到适量，并在后期的点云拼接中留有余量就合适了。

11.输出数据

点云数据自动以*.OUT，*.XYZ的格式保存在刚才建立的文件夹里边，后期可以在Cloudform里边导入以上数据。

关闭Winmoire软件，打开Cloudform进行点云数据的下一步处理。

第二章三维图像获取和后处理

1winmoire软件

winmoire主要功能是对采集的二维图像进行显示、编辑处理，并反求出三维点云数据，并能对三维数据进行可视化和简单的计算。

1.1菜单说明

如图2-1所示，反求程序模块分成四大区域：

左上为二维图像浏览处理区、左下为信息诊断区、右上为消息区、右下为三维浏览区。

程序的菜单主要分成两大块：

主菜单和三维浏览菜单。

系统消息区

二维图像浏览区

图2-1：

反求程序界面

【主菜单】是系统的主要控制菜单。

如图2-2所示，主要有如下子菜单：

【File】、【Scan】、【Datum】、【Analysis】、【Param】、【Cal/Align】、【Test】、【Window】。

图2-2：

反求程序主菜单

【File】菜单如下图2-3所示。

它有如下子菜单。

图2-3：

File菜单

注意：

File文件菜单中操作的都是“*.IN”文件，同时程序会自动生成“*.OUT”、“*.XYZ”、“*.LIN”、“*.BMP”等文件。

后两种是配属文件，只要特定情况下才有。

【Scan】菜单如下图2-4所示。

图2-4：

Scan菜单

【ImageGage】菜单用于拍摄获取二维图像并进行反求。

在Scan菜单下点击ImageGage子菜单后，出现如图2-5所示对话框。

图2-5：

ImageGage对话框

【Change】选择重新处理二维图像。

弹出如图2-6所示对话框。

图2-6：

选择对话框

【Datum】菜单三维坐标系设置功能。

如图2-7所示，它有如下子菜单。

图2-7：

Datum菜单

【Analysis】菜单三维数据分析处理功能。

如图2-8所示，它有如下子菜单。

图2-8：

Analysis菜单

【Param】菜单拍摄参数，反求参数的设定。

如图2-9所示，它有如下子菜单。

图2-9：

Param菜单

【Cal/Align】菜单校准、拼接功能。

如图2-10所示，它有如下子菜单。

图2-10：

Cal/Align菜单

【Test】菜单测试功能。

如图2-11所示，它有如下子菜单。

图2-11：

Test菜单

【Window】菜单如图2-12所示，它有如下子菜单。

图2-12：

Window菜单

本程序中主菜单中的【Cal/Align】菜单和【Test】菜单，一般不会向用户开放，除非特殊用途。

三维浏览区域如图2-13所示，它主要有如下子菜单：

【Select】、【Shift】、【Zoom】、【Rotate】、【Spin】、【Win】、【Full】、【Perspect】、【Home】、【Write】、【View】、【Check】、【Edit】、【Option】。

【Select】选择测量数据片。

弹出如图3-5所示对话框。

【Shift】鼠标左键平移操作（鼠标左键按住拖动）。

【Zoom】鼠标左键缩放操作（按住左键拖动）。

【Rotate】鼠标左键旋转操作（按住左键拖动）。

【Spin】鼠标左键面内旋转操作（按住鼠标左键拖动）。

【Win】鼠标左键局部放大操作

【Full】浏览区内数据正常显示。

【Perspect】视点视图方位设置。

【Home】恢复默认视点。

【Write】保存视点参数。

【View】选择相机视点。

【Check】参数检测。

【Edit】编辑测量数据。

【Option】显示模式。

图2-13：

三维浏览区

快速技巧：

双击三维浏览区的标题栏，三维浏览区可以扩展到整个屏幕，可以在此观察图像。

再次双击标题栏窗口恢复原始大小.

【Perspect】菜单视点视图方位设置。

如图2-14所示。

它有七个方位。

图2-14：

视点方位设置

【Check】菜单参数检测。

如图2-15所示，它有如下子菜单：

图2-15：

Check菜单

【Option】菜单显示模式。

如图2-16所示，它有如下子菜单：

图2-16：

Option菜单

章。

第三章三维点云处理软件：

CloudForm

该章主要介绍软件的所有菜单，包括菜单的结构，每个菜单下的子菜单，各个菜单的具体含义，可进行的操作等。

1软件功能简介

三维后数据处理软件功能模块主要是对采集得到的三维型面数据进行后数据预处理，形成较好的统一三维型面点云数据。

该模块的主要功能包括：

●三维图像可视化

实现三维图像的显示和隐藏、添加纹理和光照、消除三维图像显示阴影，对三维图像实现平面内旋转、任意旋转、缩放、局部缩放、平移、视点与视角调整等操作。

●三维图像的编辑与处理

对点云和模型进行选择、删除，对点云进行填补空洞、比例压缩数据、锁定数据、全部和局部平滑数据、虑除数据波纹、消除数据噪声噪、整理数据内存、组整合、修补和切分等。

●三维图像的拼接（即实现点云片或组在坐标系中的统一）

拼接的手段主要分成手工拼接和自动拼接两种。

手工拼接又分为切分窗口采用对应点粗拼和利用对话框调整进行粗拼。

自动拼接主要有电脑自动搜索对应点精拼、骨架点拼接和导入矩阵文件进行拼接。

●三维图像的建模

采用三维点云型面数据进行建模，主要建立的模型有特殊点、直线、坐标系、圆弧、平面、球面、柱面、NURBS曲线和曲面等。

●三维图像的计算

能够计算三维图像数据任意两点的直线距离和弧面距离，可以确定指定区域的体积和面积，能够获取任意方位一条或多条截面线，并能输出共用数据文件格式。

●三维图像的格式转化等功能。

该主要是针对用户的不同需求作的数据接口，目前能实现的转化格式主要有点云ASC、点云IGS、三角片STL、OBJ、WRL。

这些文件能够在Geomagic、CATIA、3dsMax、UG、ProE、imageware、polyworks、solidworks等等通用的三维逆向或正向软件中打开编辑。

2软件界面介绍：

软件界面如下图3-1所示：

图3-1：

Cloudform软件界面

三维后数据处理软件功能模块主要有【文件】、【视图】、【选择】、【编辑】、【CAD数模】、【实体】、【点云】、【计算】、【拼接】、【窗口】、【帮助】这九大菜单。

图3-2：

菜单栏

【文件】数据接口

【视图】显示设置、鼠标操作

【选择】选择方式、对象、锁定

【编辑】删、补、平滑、除噪、修补、切分、变形等

【CAD数模】对几何实体元素进行编辑

【实体】创建新的实体对象点、线、面等

【点云】对点云点进行编辑

【计算】计算距离、角度、面积、体积、截面线等

【拼接】精拼、多点对应拼接、骨架点拼接、手动拼接等

【窗口】显隐工具条、窗口等

【帮助】获取帮助信息

工具条栏中有如下工具条，工具条中功能可以在对应的菜单栏找到。

可以根据你的喜好，添加/删除按钮或工具栏。

也可以自行排列组合工具栏。

文件工具菜单：

用于文件的输入输出以及打印等操作

图3-3：

文件工具条

编辑拼接工具条：

用于点云数据的锁定、编辑、平滑、拼接以及全局优化等

图3-4：

编辑、拼接工具条

视图、选择工具条：

用于控制点云数据的显隐，视点控制、视图缩放，选择点云数据等操作

图3-5：

视图、选择工具条

计算工具条：

主要用于计算点云之间各种相互距离，以此来评估点云数据以及拼接的优劣。

图3-6：

插入、计算工具条

面板对话框主要是控制模型的各种特征参数，同时，某些操作条件下，也会弹出操作对话框供选择：

图3-7：

操作对话框

3菜单功能介绍：

下边，我们根据菜单栏的顺序，依次介绍各个子菜单的功能含义。

3.1文件

图3-8：

文件菜单

3.1.1打开文件　

　　打开一个数据文件格式包括“*.OUT”、“*.XYZ”，（*.OUT为点云组文件，*.XYZ为单片点云文件），我们以打开点云组文件为例。

如果程序中已经有数据，那么程序将提示保存，如果打开新数据，原来的数据将被清除掉。

打开文件时，将弹出图3-9对话框。

图3-9：

打开文件对话框

选择打开06.OUT点云组文件，弹出如下输入参数对话框：

图3-10：

打开参数

快速小知识：

程序能够打开的文件有“*.OUT”、“*.XYZ”、“*.part”、“*.txt”、“*.ASC”、“*.IGES”。

“*.OUT”、“*.XYZ”是本程序的文件格式。

“*.OUT”是ASCII格式，用于管理多次测量结果即组。

“*.XYZ”是二进制格式，用于保存一次测量数据即片。

“*.part”是用于保存建模以后的几何实体。

“*.txt”、“*.ASC”是ASCII点云文件，文件内之保存的是三维点坐标。

程序还有附属文件“*.BMP”、“*.LIN”，它们与“*.XYZ”同名，前者是颜色文件，后者是边界文件。

3.1.2输出文件

　　输出不同的格式类型有利于不同的应用环境，点击【另存为】或【输出】都可以把点云保存为不同的文件模式。

同时，根据需要不同，还可以输出点云组中不同的特征，如下图所示：

图3-11：

输出

保存文件可以根据对话框中的下拉菜单的提示，保存为以下不同的格式：

程序能输出点云文件“*.TXT”、“*.ASC”、“*.IGES”是点云模式。

“*.OBJ”是三角面片模式，附带有颜色信息。

导出中的“*.ASC”不是点云文件，而是3DStudioASCII的格式，是三角面片模式，附带有颜色信息。

“*.WRL”也是三角面片模式，附带有颜色信息。

“*.STL”三角片格式，分成ASCII和二进制两种格式。

图3-12：

保存文件类型

文件使用

　　骨架点文件是用于骨架点拼接。

　　实体文件主要用于人体建模变形。

　　IGES数模主要用于三维点云于数据模型的坐标系统一。

3.2视图

用于调整视图。

如图3-13有如下子菜单

图3-13：

视图

3.2.1【视角】

【视角】 

控制观察角度

图3-14：

视角菜单

3.2.2【投影】

【投影】 

设定视图区域投影方式和参数。

如图所示，它有如下：

　　　　图3-15：

投影

3.2.3【等高线】

【等高线】　设置等高线

如图所示，它包括如下设置参数和操作：

图3-16：

等高线参数

3.2.4【显隐】

【显隐菜单】：

控制部分或全部点云数据的显隐

图3-17：

显隐菜单

　　程序在默认状态下，已经有鼠标操作。

滚动滚轮缩放

按住中健（滚轮）拖动旋转

CTL+中间键平移

3.3选择

【选择菜单】是用于对点云等对象进行选择的