扫描相机前景

航天返回与遥感　

ＳＰＡＣＥＣＲＡＦＴ　ＲＥＣＯＶＥＲＹ＆ＲＥＭＯＴＥ　ＳＥＮＳＩＮＧ　第３８卷第６期　２０１７年１２月　

线扫描相机标定及畸变矫正方法　

朱瑶王治乐贺磊周程灏　（哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨１５０００１）　

摘要线扫描相机由于其高分辨率以及高数据处理效率的优势，使得其在测量领域的应用越来越　广泛。但线扫描相机也会因光学系统畸变的存在影响成像的几何位置精度，造成图像的失真。文章面向　线扫描相机标定及畸变矫正的应用需求，提出一种将一维数据映射到二维数据而不改变原始数据的方法，　以利用面阵相机的标定方法来标定线扫描相机。在标定过程中，采用新型的标定板来创建世界坐标系与　图像坐标系之间的关系。文章利用数字图像处理的方法，对光学镜头自身畸变进行标定和矫正，基本　消除了由于图像变形而产生的测量误差，有效解决了由于镜头畸变而降低图像中物体的几何位置精度　的问题。　关键词　图像处理　相机标定　畸变矫正　线扫描相机　中图分类号：Ｖ５５７　．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—８５１８（２０１７）０６．００４６—０８　

ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００９　８５１８．２０１７．０６．００６　

Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｌｉｎｅ　Ｓｃａｎ　Ｃａｍｅｒａ　

ＺＨＵＹａｏ　ＷＡＮＧ　Ｚｈｉｌｅ　ＨＥ　Ｌｅｉ　ＺＨＯＵ　Ｃｈｅｎｇｈａｏ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１　５０００　１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｌｉｎｅ　ｓｃａｎ　ｃａｍｅｒａｓ　ａｒｅ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｆｉｌｅｄ　ｏｗｎｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅｉｒ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｄａｔａ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ＳＣａｎ　ｃａｍｅｒａ　ｃａｎ　ｈａｖｅ　ｄｉｒｅｃｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｅｖｅｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ａ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｔｏ　ｉｍａｇｅ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｄａｔａ　ｆｒｏｍ　ｏｎｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｔｏ　ｔｗｏ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｏｎｅｓ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｃａｌｉｂｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ｓｃａｎ　ｃａｍｅｒａ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ａｒｅａ－ｂａｓｅｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ａ　ｎｅｗ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃａｌｉｂｒａｔｅ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｃｔ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｌｅｎｓ，ｗｈｉｃｈ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｅｒｒｏｒ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｏｌｖｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｅｎｓ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｃａｍｅｒａ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ｌｉｎｅ　ｓｃａｎ　ｃａｍｅｒａ　

3d线扫描相机工作原理

3D线扫描相机是一种新型的技术，它可以捕捉物体的三维形状，并将其转换为数字信号。它的工作原理是，通过一个激光线来扫描物体，并将激光线反射回来的信号转换成数字信号，从而获得物体的三维形状。

3D线扫描相机的结构主要由激光源、激光探测器、激光控制器和数据处理器组成。激光源是3D线扫描相机的核心部件，它可以产生一条精确的激光线，用于扫描物体。激光探测器是用来接收激光线反射回来的信号，并将其转换成数字信号。激光控制器是用来控制激光源，使其产生准确的激光线，以便捕捉物体的三维形状。数据处理器是用来处理激光探测器接收到的数字信号，从而获得物体的三维形状。

3D线扫描相机的工作原理是，首先，激光源产生一条精确的激光线，然后将激光线扫描到物体上，激光线反射回来的信号被激光探测器接收，并将其转换成数字信号。接着，数据处理器处理激光探测器接收到的数字信号，从而获得物体的三维形状。最后，将获得的三维形状信息存储在计算机中，以便进行后续处理。

3D线扫描相机的优点是，它可以快速准确地捕捉物体的三维形状，而且可以捕捉到物体的细节，比如深度、轮廓、表面细节等。此外，它还可以捕捉到物体的动态变化，比如物体的位置、速度等。

3D线扫描相机的应用非常广泛，它可以用于工业自动化、机器视觉、机器人技术、医学成像、安全监控等领域。它可以用来检测物体的形状、尺寸、位置等，从而提高工业生产的效率，改善产品的质量。此外，它还可以用来检测物体的动态变化，从而实现机器人的自动控制，提高机器人的精度和效率。

总之，3D线扫描相机是一种新型的技术，它可以快速准确地捕捉物体的三维形状，并将其转换为数字信号，具有广泛的应用前景。

线阵相机的线扫描速率的计算方法

要保证采集到的图像不被拉伸或者压缩，必须遵从一点，即“横向和纵向的分辨率相等”。

首先设定以下变量：

1）线阵相机的每线像素数（单位：pixel）：Hc

2）目标物的宽幅（单位：m）：Lo

3）目标物运行速率（单位：m/s）：Vo

4）线阵相机线扫描速率（单位：Hz，即 线/s）：Vc

5）扫描一帧图像目标物运行的时间（单位：s）：To

6）扫描一帧图像线阵相机的扫描时间（单位：s）：Tc

那么，横向的分辨率为：Lo/ Hc，纵向分辨率为：( Vo* To ) / ( Vc* Tc )

很容易知道，To = Tc

根据“横向和纵向的分辨率相等”的原则，得到公式如下：

Lo/ Hc = Vo / Vc

则相机的线扫描速率为：

Vc = Hc * Vo / Lo

其他条件不变，相机速率太快 ，图片被拉长，反之一样。

WS云扫描手机拍照即可实现文档扫描

近年来，随着科技的不断发展，智能手机在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。作为一款功能强大的手机应用程序，WS云扫描实现了一键拍照即可完成文档扫描的便利操作。本文将介绍WS云扫描的特点与使用方法，并探讨其在日常生活和工作中的应用前景。

WS云扫描是一种基于图片识别技术的文档扫描软件，通过将手机相机对准文档进行拍照，自动完成图片的裁剪、角度矫正、清晰度优化等一系列处理步骤，最终生成高质量的电子文档。相比传统的文档扫描仪，WS云扫描具有以下几个显著的特点。

首先，WS云扫描拥有极高的识别准确性。它能够自动识别文档的边缘，并根据图像特征进行智能裁剪。通过利用图像处理算法，WS云扫描能够快速识别文件中的文字、表格、图片等元素，并将其自动分类保存，大大提高了工作效率。

此外，WS云扫描支持多种文档格式的输出。用户可以选择将扫描结果保存为PDF、图片或者编辑文档等多种格式，以满足不同的需求。在需要传输或分享文档时，WS云扫描的导出功能使得文件的共享变得异常简单和便捷。

要使用WS云扫描进行文档扫描，只需简单的几个步骤即可。首先，打开WS云扫描应用程序，并设定相关参数，如扫描质量、文档类型等。然后，将手机相机对准待扫描的文档，点击拍照按钮即可完成扫描。最后，通过导出功能将扫描结果保存至手机相册或者云端存储，用户便可方便地查看和管理扫描文档。 WS云扫描具有广泛的应用前景。它不仅可以广泛应用于个人生活中，如保存个人证件、学习资料等重要文件，还可以在工作场景中发挥出色作用。例如，工作人员可以利用WS云扫描将会议纪要、合同文件等重要文档快速转换为电子版，方便传输和归档。此外，WS云扫描还可以被应用于图书馆、档案馆等机构的文献数字化工作中，提高文献的保存和检索效率。

总之，WS云扫描通过手机拍照即可实现文档扫描的便利操作，为我们的生活和工作带来了许多便利。它的高识别准确性和多样化的输出格式让用户可以高效地处理和管理各类文档。随着移动互联网和智能手机技术的进一步发展，WS云扫描有望在更多领域发挥重要作用，为用户提供更加丰富和便捷的服务。