CPC 使用说明.docx

1、CPC 使用说明CPC 使用说明北京博维恒信科技发展有限公司3D Camega.Co.,Ltd第一章 CPC控制程序CPC控制程序界面介绍：图1-1 CPC控制程序主框架CPC控制程序主界面主要分为四大区域，上边是菜单，左边是控制面板，中间是预览视图区，下边是信息区。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

2、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

3、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1-10 CPC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100200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

4、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“LR Cal5”，弹出如下图所示对话框。图1-16 LR Cal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 40

5、0mm、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

6、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1-20 Machine Param 图1-21 Cal Align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“Machine Param”，弹出如下图1-20所示对话框，将“Machine Type”取值为5。再选择菜单“Cal/Align”下的“Camera Table Align”，弹出如上图1-21所示对话框，点击“Calc Param”即可自动

7、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“Machine Param”，将“Machine Type”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

8、镜头型号computar焦距平板标定快配置转台标定快配置400*320 16mm12mm*2(加滤色片) 780mm直径：4mm；点间距：12mm250150（4mm黑底白点12个点CPC400专用） 200*160 16mm12mm*2(加滤色片) 420mm直径：2mm；点间距：5.625mm10085（2mm黑底白点12个点CPC400专用） 300*240 16mm16mm*2(加滤色片) 780mm直径：4mm；点间距：12mm250150（4mm黑底白点12个点CPC400专用） 150*120 16mm16mm*2(加滤色片) 420mm直径：2mm；点间距：5.625mm100

9、85（2mm黑底白点12个点CPC400专用） 100*80 50mm50mm*2(加滤色片) 780mm直径：1.25mm； 点间距：3.75mm；5440（1.25mm黑底白点12个点CPC100专用） 50*40 50mm50mm*2(加滤色片) 420mm直径：0.625mm； 点间距：1.875mm；3020（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

10、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

11、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Filenew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Image Gage进入Image Gage 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

12、击Image进行拍摄，得到条纹图像。如图14，点击Re Window，在左边的条纹图象上框选取需要计算处理的区域。图1-39：Image Gage 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-

13、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Re Window，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

14、，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

15、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

16、理1 winmoire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。系统消息区三维图像浏览区信息诊断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

17、】。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。【New】 新建一个“*.IN”文件。【Open】 打开一个已有的“*.IN”文件。【Save asc】 将文件另外保存为.asc格式。【Delete】 删除文件。【Exit】 退出程序。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。它有如下子菜单。【Image Gage】 用于拍摄获取二维图像并进行反求。【Re execute

18、 Selected】 选择并重新处理测量三维数据片。【Delete Selected】 删除被选测量三维数据片。【Playback Gage】 全部重新测量。图2-4： Scan菜单【SetUp Mode】 它有如下模式【Multi Points】 获取特征点【Cut Line】 剪切线用于图像编辑操作。【Good Region】 指定反求区域。【MF Point】 指定基准点。【Re Window】 获取图像中反求区域。【Add/Del】 【Delete】 删除指定要素；【Add】 增加指定要素选项。【Image】 它有三种模式。【Fringe】 条纹图像。【White】 彩色图像。【Pha

19、se】 相位图像【Clear Edit】 清除二维图像上的编辑数据。【Step】 取点间隔。【Img】 是否马达回零重新拍摄二维图像。【Type】 三维数据的类型。它有如下选项【Normal】 不带纹理的三维数据。【Color】 带纹理的三维数据。【Plane】 三维数据并拟合平面。【Points】 三维数据并获取多个基准点。【Sub】 反求特征数据的类型。它有如下选项【Normal】 不反求特征数据。【Edge】 反求边界线。【Ink】 反求用墨水标识的痕迹。【Tape】 反求标记特征线。【View】 选择三维相机。【Seg】 反求三维数据处理参数。【Change】 选择重新处理二维图像。【

20、Stop】 停止所选择的再处理功能。【Delete】 选择并删除数据。【Execte】 执行三维反求。【Image】 拍摄并获取二维图像。【Clear Image】 清除获取的二维图像。【Image Gage】 菜单 用于拍摄获取二维图像并进行反求。在Scan菜单下点击Image Gage子菜单后，出现如图2-5所示对话框。图2-5：Image Gage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。【Mode】 增减模式【Toggle】 反选。【Add】 添加。【Delete】 删除。【Type】 被选对象类型有【All】 所有数据类型。【Surface】 型面数据类

21、型。【Cross】 截面线数据类型。【Point】 点数据类型。【Select】 选择模式有【None】 所有被选择片取消选择。【Bad】 清除所有有问题片。【Cross】 选择所有截面线数据。【Name】 根据测量片名称选择。【All】 选择所有数据测量片。【Last】 选择最后测量的数据片。【View】 选择同一相机的测量数据片。【Multi】 选择多个数据片。【OK】 确认执行操作。【Undo】 不执行操作【Cancel】 取消退出。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。【Preset】 预先定义坐标系。【Read Preset】 读

22、入预先定义坐标系。【Set Datum】 设置坐标变换。【3P,3P Datum】 三点或三平面设定坐标。【Mark Datum】 基准点对应设定坐标。【Combine Datum】整合两坐标系变换。【Change Datum】 重新计算坐标变换。【Datum Trans】 变换坐标系中的三维数据。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。【Cross-section】 截面线计算。【Plane Fitting】 平面拟合。【Circle Fitting】 圆拟合。【Sphere Fitting】 球拟合。【Distance】 距离

23、计算。【Recalculation】 再计算处理。【Gap Check】 分析型面间的断差。【Gap Re-Check】 重新分析型面间的断差。【Gap Re-Display】 型面间断差重新显示。【Gap All Display】 显示所有型面间断差。【Gap Auto Edit】 型面间断差自动编辑。【Edit Feature Line】 编辑特征线。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。【Scan Param】 拍摄二维图像参数设置。【Hardware Param】 硬件参数设置。【Debug Param】 软件调试参

24、数设置。【Video Param】 视频参数设置。【Edge Param】 边界参数设置。【Master Fringe Param】 基准线参数设置。【Surface Type Param】 三维图像处理参数设置。【Window Param】 视窗参数设置。【Machine Param】 机械系统参数设置。【Set Use Laser Line】 使用激光线参数设置。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。【Rererp Cal】 索引点校准。【Calibrate】 校准参数。【LR Cal5】 5次相机标定。【Align】 拼接

25、。【LR Cal3】 3次相机标定。【Camera Align】 多个相机拼接。【Camera Table Align】相机转台拼接。【FC Align】 相机补偿。【Change Nviews】 变换视图。【Copy View】 拷贝视图。【Add views】 添加视图。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。【Check Ph Noise】 检测相位图像噪声。【Compare 2 Ph】 对比两幅相位图像。【Phase_shift_check】 相位检测。【Img Viewer】 图像视图。【Image Simulator】 图像

26、模拟。【Correct Table】 校正转台。图2-11：Test菜单【Window】菜单 如图2-12所示，它有如下子菜单。【Arrange】 窗口排列显示。【Save】 保存窗口设置。【Restore】 恢复窗口设置。【Update】 更新窗口设置。【Erase】 取除窗口设置。【Copy Message】 拷贝消息区域。【Copy Diagnostic】 拷贝诊断区域。图2-12：Window菜单注意：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】、【Z

27、oom】、【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。 【Writ

28、e】 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。【Top】 上视图【Bottom】 下视图【Left】 左视图【Right】 右视图【Front】 前视图【Back】 后视图【Top-Right-Back】 右后上视图图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

29、：【Point】鼠标左键获取三维点值，在消息区显示三维坐标。【Points Distance】测量鼠标左键获取两三维点的距离。【Surfaces Distance】检测三维型面之间的距离，断差。【CRT Points Distance】检测显示器屏幕二维平面距离。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：【Patch Color】 不同数据片分色显示。【Label】 显示数据片名称。【Hide】 隐藏选定数据片。 【Selected】 只显示被选定数据片。【Wireframe】 线框模式显示。【Shading】 实体模式显示。【Last】 显示

30、最后取得的数据片。【Point Color】 等高线显示。【All】 显示所有数据片。【Mark Display】 显示基准骨架点。【Point Texture】 纹理模式显示。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