非接触式三维数字化检测研究现状及关键技术探讨

非接触式三维数字化检测技术研究现状与

关键技术问题探讨

（广东工业大学机电工程学院广州510006）

摘要：本文首先分析和对比接触式与非接触式三维数字化检测技术的优缺点，指出非接触式三维数字化检测技术是未来三维检测的发展方向。然后，简要介绍国内外非接触式三维数字化检测技术的研究现状，着重介绍非接触式三维数字化检

测尤其是视觉检测方法，并深入探讨其存在的关键技术问题。最后，总结全文。关键词：非接触式检测研究现状视觉检测关键技术

A state-of-the-art review of Non-contact 3-D Digital

Detection and Inquiry of the Key Technology Problem

MEI Qing YIN Sihua LIU Zhou LIU Zeyu YUAN Wenqiang

（School of Electromechanical Engineering,

Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006）

Abstract:Firstly this paper makes an analasis and a comparison of the faults and adv- antages of contact and non-contact 3-D digital detection technology,points out that the non-contact 3-D digital detection technology is the development trent of future 3-D detection.Then we give a brief introduction of the art state of non-contact 3-D digital detection in domestic and overseas，place emphasis on the method for non-contact

3-D digital detection particularly for optical detection ,and make a deep inquiry into its existing key technical issues.Finally the main points of this paper are summarized. Key words: non-contact detection art state optical detection key technique

0 前言

在现代制造业中，存在着大量的检测任务，如表面质量与缺陷检测、尺寸检测以及三维轮廓检测等[1]。随着工业自动化技术的不断发展，各种自动检测设备也孕育而生。目前广泛应用于三维轮廓检测的方式主要有两种：接触式和非接触式。早期的三维测量手段主要是采用接触式测量方法，通过传感测头与几何形体表面接触而记录形体表面点的三维坐标位置。运用最为广泛的接触式测量设备是三坐标测量机。（Coordinate Measurement Machine,CMM）[2]这种方法由于采用的是接触式测量，因而，测头与被测表面接触会有摩擦、磨损以及弹性变形，此外，它还有测量速度低，不能测量柔软和易变形物体表面，需要进行测头半径补偿等缺点。非接触式测量方法主要是基于光学、声学和电磁学等领域的基本原理，将

一定的物理模拟量通过适当的算法转换得到几何形体表面点的三维坐标值[2]。随着光电技术、微电子技术的发展，特别是光学、激光技术在测量上的突破性应用，非接触式测量技术与接触式相比有许多优点：(1)无需半径补偿；(2)非接触无损；

(3)全场测量速度快；(4)适用样件材料范围广；(5)可测受接触探头半径限制的微细结构。通过以上比较可知，非接触式三维检测技术有着接触式无法超越的优点，它满足了现代工业生产生活对检测技术的高精度、快速、全场、动态、无损、智能等要求，代表了三维检测技术研究、应用的主流和方向[3]。

1 非接触式检测系统的国内外研究现状

在国外，以视觉检测为代表的非接触式检测技术近年来发展迅速，已形成相当的产业规模。90年代，美国Michigan 大学在政府支持下研制成功汽车车身尺寸视觉检测系统，它实际上是一台多测头的专用三坐标测量机，可实现车身部件及总成的在线自动检测，该系统已在美国三大汽车厂和欧洲知名汽车厂广泛使用[4]。瑞典Johansson公司生产的三坐标测量机，采用面阵CCD摄像机作为光电接收器件，用计算机进行非接触图像处理，能实现自动测量和高速的图像处理。英国3DScaner公司的REVERSA激光测头扫描速度达到15000点／秒，测量精度可达10～30 um。日本三丰公司研制的三坐标CNC图像测量机Quick Visionke

可利用其自身复杂的探测系统来测量形状复杂的工件，该系统能对工件进行自动调焦，其系统精度为（4.5+5L/1000）um。德国Mahr公司研制的探针式影像三坐标测量仪采用激光和光学非接触测头，利用YR-3T多功能影像、探针互锁量测软件，使得精度达到(3+L/200)um[5]。2008年，被公认为非接触和多元传感测量仪器的世界第一的美国OGP公司推出推出了高精度高性能的台式几何量测量系统SmartScopeVantage 300，采用变焦系统，实现了可随时对系统进行标定的功能，使得单轴测量精度达到了（2.5+L/100）um[6]。

图1—1 美国OGP公司推出的视觉检测系统

国内的各高校和研究机构对于计算机视觉检测系统的研究比国外要晚十多年才开始进行，但是随着近年来的飞速发展，国内视觉检测技术也已经取得了很大的进展[7]，针对各个领域对非接触视觉检测技术及仪器日益增长的需求，各院校、研究机构积极开展了对于三维非接触视觉检测技术的研究，如浙江大学、重庆大学、清华大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学、国防科技大学、广东工业大学等，内容涉及逆向工程、快速原型制造、服装设计、自动加工、微小飞行器等不同行业，但尚未形成通用化的视觉检测系统和仪器。天津大学精密测量技术及仪器国家重点实验室研制成功了一套轿车车身在线检测系统，实现了整车的三维复杂型面的在线检测，其硬件部分采用视觉测量装置获取图像，速度很快，不过正如作者所说由于图形处理算法还处于实验室开发阶段，需要进一步提高算法的稳定性及准确性，以提高检测精度，同时视觉检测技术本身还有一系列问题需要解决，所以若真正投入生产现场需要对系统的软硬件进行不断完善[8]。张少军等利用数字图像处理技术进行零件尺寸测量，得到了很好的理论精度[9]。谭跃钢等利用视觉传感器对二维尺寸的精确测量进行了研究[10]。薛婷等采用双光条传感器增加图像轮廓信息，有效地提高了圆或椭圆拟合的精度[11]。

目前已有的成型检测设备主要针对一些小型零件以及片状工件的尺寸及外观的检测。对于这些单一要素或同类、同方向要素的测量，视觉检测效率较高。但对于更复杂的零件检测，视觉检测的效率和精度还无法达到在线检测的节拍要求[7]。

2 非接触式三维测量方法

根据测量原理不同，非接触式三维测量可分为光学测量、超声波测量和电磁测量等。

超声波测量技术是一种传统的非接触测量方法。超声波测量技术的主要优点是不受周围光及电磁场的干扰、工作间隙大，对恶劣环境有一定的适应能力，价格适中。但是，这种测定方式的缺点是突出的，如受声速、环境介质等因素的干扰较大，抗干扰能力差，测试电路复杂，必须进行多种补偿才能获得较高精度等。工业CT与核磁共振采用射线的方法虽然在一定程度上克服了接触式测量法的部分局限性，但由于它们本身的特征，例如易受环境电磁波等因素的影响，响应速度慢，易对人体造成伤害等而阻碍了它们的普遍应用。光学非接触式测量技术比较成功地解决了上述问题，以其高速响应、高分辨率而备受重视，该方法具有受环境电磁波影响小、工作距离大、测量精度高以及测量非金属面等特点。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、电荷耦合器件CCD、CMOS图像传感器、位置敏感器件PSD等的出现，光学非接触测量技术得到迅猛的发展，新型传感器不断出现，传感器的性能也大幅度提高。基于各种结构光的3D非接触式测量方法和装置的研究与研制已进行了多年，并且国内外己经成功运用该类型测量系统实现了各种自由曲面的三维测量，在许多场合该技术已趋向于成熟[12]。

图2—2 光学测量的分类

2.1 主动测距

主动测距方法的基本思想是利用特定的、人为控制的光源和声源对景物目标进行照射，根据物体表面的反射特性及光学、声学特性来获取目标的三维信息。其特点是具有较高的测距精度、抗干扰能力和实时性。具有代表性的主动测距方法有结构光法、飞行时间法、和激光三角法。

（1）结构光法（光条法）

根据投影光束形态的不同，结构光法又可分为光点式结构光法、光条式结构光法和光面式结构光法等,如图2—3所示。

图2—3 三种结构光法测量原理图

结构光法是一种既利用图像又利用可控制辐射源的测距方法，其基本思想是利用照明中的几何信息帮助提取景物中的几何信息。光条式结构光法是使用结构光的一种简单方法。结构光条测距器主要由光条发生器和相机组成，由光条发生器发射的结构光称为光平面，当光平面投射景物时，在景物中会出现一系列光条图案，因此相机获取的景物图像时一系列的光条图像，在这些光条里包含了图像所对应景物的几何信息。更精确的结构光测距方法有利用光干涉条纹性质的莫尔干涉条纹法、全息激光干涉法及光衍射效应的测距方法。

图2—4 线结构光下相机拍摄的图像

结构光的优点是计算简单，测量精度较高，对于平坦的、无明显纹理和形状变化的表面区域都可进行精密的测量。其缺点是对设备和外界光线要求高，造价昂贵。目前，结构光法主要应用在条件良好的室内[13]。

（2）飞行时间法（TOF）

飞行时间法，又叫做雷达测距法。它将脉冲激光信号投射到物体表面，反射信号沿几乎相同路径反向传至接收器，利用发射和接收脉冲激光信号的时间差可实现被测量表面点的距离测量。用附加的扫描装置使激光光束扫描整个被测量表面即可获得三维形貌数据。飞行时间法主要有四种形式数字插入测量法、延迟线法、模拟插入法和差频测相法。飞行时间发直接利用光传播特性，不需要进行灰度图像的获取与分析，因此距离的获取不受物体表面性质的影响，可快速准确地获取景物表面完整的三维信息。但是它需要较复杂的光电设备，造价昂贵，且测量精度与设备的灵敏度有很大的关系。

（3）三角测距法

三角测距法又称主动三角法，是基于光学三角原理，根据光源、物体和检测器三者之间的几何成像关系来确定空间物体各点的三维坐标。在实际测量过程中，它常用激光作为光源，用CCD相机作为检测器。三角测距法结构简单，其中激光三角测距法（如图2—4所示）是目前最成熟，应用最广的一种方法，它的测量速度较快，准确度高，测量精度可以达到1um，已广泛应用于工业、测控、航空、航天、军事等领域。其不足之处在于当光束投射到物体表面上时，由于被测表面散射光含有正反射成分且被测表面倾斜引起接收光功率的质心偏移，所以

测量精度随入射角（光束与被测点法线的夹角）的增加而降低，有时甚至使测量失效。

（a ）直入射式 （b ）斜入射式

图2—4 激光三角法测量原理图

图2—5 基于激光三角法测量系统简图

2.1 被动测距 被测物图像采集卡计算机相移控制驱动电路监视器 摄像机光源l h1h2x y z 镜头

被动测距技术是目前研究最多、应用最广的一种距离感知技术。它不需要人为地设置辐射源，只利用场景在自然光照下的二维图像来重建景物的三维信息，具有适应性强、实现手段灵活、造价低的优点。但是这种方法是用低维信号来计算高维信号的，所以其计算复杂。被动测距按照使用的视觉传感器数量可分为单目视觉、双目视觉和三（多）目视觉三大类。

（1）单目视觉

单目视觉是指仅利用一台照相机拍摄一张相片来进行测量。因仅需要一台相机，所以该方法的优点是结构简单、相机标定容易，同时还避免了立体视觉的小视场问题和匹配困难问题。（如图2—6所示）

图2—6 单目视觉测量示意图

单目视觉方法又可分聚焦法和离焦法两类[14]。聚焦法是指首先使相机相对于被测点处于聚焦位置，然后根据透镜成像公式求得被测点相对于相机的距离。相机偏离聚焦位置会带来测量误差，因此寻求精确的聚焦位置是关键所在。而离焦法不要求相机相对于被测点处于聚焦位置，而是根据标定出的离焦模型计算被测点相对于相机的距离，这样就避免了由于寻求精确的聚焦位置而降低测量效率的问题，但离焦模型的准确标定是该方法的主要难点。

（2）双目视觉

双目视觉的基本原理是从两个视点观察同一景物，以获取在不同视角下的感知图像，然后通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差（视差）来获取景物的三维信息。这一过程与人类视觉感知过程是类似的。（如图2—7所示）

图2—7 双目视觉测量示意图

在双目视觉系统的硬件结构中，通常采用两个摄像机作为视觉信号的采集设备，通过双输入通道图像采集卡与计算机连接，把摄像机采集到的模拟信号经过采样、滤波、强化、模数转换，最终向计算机提供图像数据。一个完整的双目立体视觉系统通常可分为数字图像采集、相机标定、图像预处理与特征提取、图像校正、立体匹配、三维重建六大部分，如图2—8所示。

图2—8 一个完整的双目立体视觉系统

（3）三（多）目视觉

三（多）目视觉系统是对双目视觉系统的一种拓展。所谓多目视觉系统，就是采用多个摄像机设置于多个视点，或者由一个摄像机从多个视点观测三维景物的视觉系统。（如图2—9所示）

图2—9 三目视觉测量示意图

对三（多）目系统所采集到的景物图像进行感知、识别和理解的技术被称为三（多）目视觉系统技术。在双目视觉中，对于给定的物体距离，视差与基线长度成正比，基线越长，对距离的计算越精确。但是当基线过长时，需要在相对较大的视觉范围内进行搜索，从而增加计算量。利用多基线立体匹配是消除误匹配、提高视差测量准确性的有效方法之一[15~17]。基线数目的增加可以通过增加相机来实现。三（多）目视觉的最大优点是可以利用第三个（或多个）相机所提供的额外的极线约束来解决局部双目匹配存在的，有多个候选区配点的不确定性而引起的误匹配问题[18]。

3 非接触式三维检测关键技术问题

在非接触式三维检测系统的发展过程中，需要特别考虑视觉检测系统（仪器）、传感器测量单元等的如下性能：（1）标定和测量的高精度；（2）通用性、统一性；（3）可靠性；（4）灵活方便性；（5）实用性。下面对三维视觉检测系统中涉及的关键技术问题作如下阐述：

一、检测系统硬件优化设计

检测系统的硬件优化设计主要包括系统的多功能、柔性设计，视觉传感器结构优化设计及基于DSP、FPGA 等实时图像处理平台的搭建。目前绝大部分的视觉检测系统都是针对某种专门的产品开发的，仅能完成单一产品一些特定尺寸的检测工作，缺乏通用性和柔性，因此通用性是设计检测系统时所应考虑的一个重要方面。对于视觉传感器优化设计及误差分析的研究已相对成熟，Aguilar[19]分析了双目立体视觉传感器结构参数对检测系统总体测量精度及可靠性的影响。王昉[20]详细分析了双目立体视觉传感器及光条视觉传感器的结构参数同测量精度之间的关系，并为满足大工作距离的需要，分别对两种传感器进行了优化设计。对于图像处理硬件化的研究国外有成功案例。目前，应用最广泛的DSP处理器是TI公司的TMS320系列DSP，针对图像处理，TI公司先后推出TM320SDM642

和DaVinchi系列处理器。Altera公司的Cyclone Ⅱ系列FPGA是图像处理中应用最广泛的一款处理器，含有4608～68416个逻辑单元，具有1.1Mbit嵌入存储器，支持外部存储器接口及差分或单端I/O标准。

二、摄像机标定技术

包括摄像机畸变系数在内的摄像机内外部参数的标定技术，是三维视觉检测技术的基础，在很多情况下，整个检测系统的性能往往取决于摄像机参数的标定精度。摄像机标定是指通过实验确定相机的几何模型参数（如图3—1所示）。它的目的在于确定相机的位置、属性参数和建立成像几何模型，以便确定空间坐标系中物体点与它在图像平面上像点之间的对应关系。目前常见的相机标定技术大致可归结为三类，即传统的相机标定方法，相机自标定方法和主动视觉标定方法。传统的相机标定方法是指在一定的相机成像几何模型下，基于特定的实验条件，经过对其图像进行处理，利用数学变换和计算方法，计算相机成像几何模型的内部参数和外部参数。相机自标定方法不依赖于标定参照物，只利用相机运动过程中周围环境的图像与图像之间的对应关系来对相机进行标定。主动视觉标定方法适用于相机运动已知或运动可控制的场合，通常可以线性求解。相机标定是视觉检测中一个重要的技术问题，相机成像几何模型建立的有效与否，将直接关系到空间景物三维重建的精度。

图3—1 相机标定原理图

三、视觉传感器标定技术

组成视觉传感器的摄像机内部参数标定完成后，还必须确定视觉传感器参数，对于基于双目立体视觉的传感器而言，即为确定两个摄像机之间的位姿关系，对于线结构光视觉传感器而言，则是标定摄像机像平面与光平面之间的位姿关系

或建立在摄像机坐标系下的光平面方程。天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室根据实际应用，已经开发了针对不同测量特征的多种视觉传感器类型（双目立体视觉传感器，光条结构光视觉传感器，十字线结构光视觉传感器及液晶编码光栅立体视觉传感器等），但是这些传感器结构不统一、模型多样性，造成不同类型检测功能的视觉传感器标定不统一、维护困难。因此在未来的研究中，视觉传感器标定技术仍将是视觉检测的一个重要的技术问题。

四、高精度亚像素图像处理技术

高精度图像处理技术是三维视觉测量的基础和关键技术，无论是标定参照物特征点图像坐标的精确提取，还是被测物特征被传感器投射光样（主要为结构光条）截得的变形特征线的提取，都需要高精度的亚像素图像特征提取技术，图像处理的精度将直接影响到系统的测量精度。高精度亚像素图像处理算法建立在高质量图像和精确预定义模式特征的基础上。在高精度应用场合，待处理的图像特征点是应当预先定义的，其模式和图像质量可以控制，利用亚像素算法，可以将特征点的处理精度提高到亚像素甚至更高的水平。在图像质量严格保证的前提下，已经能够稳定实现约0.01像素的细分精度。

五、全局标定技术

在多传感器视觉检测（MSVI）系统中，由众多的视觉传感器组合成完整的测量系统对一工件进行测量，由于各个视觉传感器只能提供自己局部世界坐标系下的工件尺寸偏差，必须通过适合的靶标、电子经纬仪等外部测量设备，利用全局标定技术将所有视觉传感器统一到全局测量世界坐标系下，使整个三维视觉检测系统成为一个可靠、独立的测量系统。全局标定精度决定了整个MSVI 系统的测量精度。罗明[21]对全局标定方法进行了详细的讨论，提出了同名坐标统一法和中介坐标统一法，随之发展成熟的双目传感器全局标定技术也在天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主持的大众、一汽等白车身固定式激光视觉检测站中获得了良好的应用。

六、测量控制、数据分析管理等软件技术

检测系统测量控制软件负责接收外部的控制信号开始测量，在测量完成后将测量结果存入数据库中，并根据测量结果产生各种报警信号及控制信号。数据管理与分析软件负责测量数据的管理以及完成局域网用户对测量数据的查询和分析。它包括后台数据库管理软件和数据库前台软件，一般的局域网用户采用前台软件实现数据的查询和分析功能，数据库采用SQL Server 进行后台管理，可以

由专业人员进行维护。测量控制、数据分析管理等软件根据不同的三维检测任务进行定制，以完成数据的测量、显示、查询、统计和分析。

七、系统组建技术

在多传感器视觉检测（MSVI）系统中，采用CAN 总线网络技术连接各视觉传感器和数据处理系统，构成一个分布式的总线型网络控制系统，使系统结构清晰、组建简明、扩展容易。采用循环冗余CRC 校验，具有错误判断及自动重发功能，数据传输的误码率低于11

⨯，可以解决工业现场强干扰环境中的自

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动检测系统的数据通讯可靠性问题。CAN 总线技术已在实际中获得良好的应用，具体可参见文献[22,23]。

4 结论

随着现代产业自动化生产进程的不断深入，人们对伴随其发展的质量检测技术提出了更高的要求。传统的三坐标测量法不仅耗时而且效率低，同时测量过程需要人工干预，还需要对测量结果进行探头损伤及探头半径补偿，尤其对大尺寸物体检测更加困难，不适宜在生产现场使用。在光电技术、微电子技术以及计算机视觉技术的带动下，以视觉检测为代表的非接触式检测技术以其高精度、快速、全场、动态、无损、智能的特点受到了国内外学者和工程技术人员的青睐，必将会成为未来三维检测技术的趋势与发展方向。通过对比国内外非接触式三维检测技术的研究现状和探讨其存在的关键技术问题，我们清晰地认识到我国的非接触式三维检测技术相比于国外发达国家仍然有很大的差距，此外，非接触式三维检测领域存在的关键技术问题必将会成为未来国内外学者的研究热点，这对于我国提升自身的非接触式三维检测技术水平、追赶国外发达国家来说，既是机遇更是挑战。

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三维数字图像相关法的关键技术及应 用研究共3篇 三维数字图像相关法的关键技术及应用研究1 随着数字化技术的不断发展，三维数字图像相关法逐渐成为人们关注的焦点。本文主要探讨了该技术的关键技术和应用研究。 一、三维数字图像相关法的基本原理 三维数字图像相关法是一种基于信号处理、数学和计算机图形学等领域的技术，可以通过对三维数字图像进行相关运算，实现三维对象的识别、测量、比较等操作。其基本原理是利用数字图像相关函数来描述不同图像之间的相似程度，从而实现三维重建。 二、三维数字图像相关法的关键技术 1、三维数据获取技术：三维模型的准确性、精度和刻度对于 三维数字图像相关法的应用至关重要。目前，三维数据获取技术主要有三种，分别是激光扫描、计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）。 2、三维数据存储技术：三维数字图像相关法需要存储大量的 三维数据，而且这些数据的格式和处理方式都不同，所以需要先对其进行标准化。常用的存储格式有STL、OBJ、PLY等。

3、三维数据处理与算法技术：三维数据处理技术是三维数字 图像相关法的关键技术之一，它包括了点云处理、拓扑学处理、曲面重建等。此外，算法的选择和优化也对三维数字图像相关法的效果有很大影响。 三、三维数字图像相关法的应用研究 1、三维重建与虚拟仿真：三维数字图像相关法能够对物体进 行三维重建，可应用于人体器官的重建、建筑物和景观的重建，以及实验室中的虚拟仿真。 2、三维度量与检测：三维数字图像相关法还可以实现对物体 的精确测量和检测。例如，在机械制造中，三维数字图像相关法可用于零件的精确定位和测量，避免了人工误差，提高了生产效率。 3、三维模型的动态模拟：三维数字图像相关法还可以实现三 维模型的动态模拟。例如，在医学领域，医生可以通过对患者的病情进行三维模拟，来实现手术前的模拟操作，提高手术成功率。 总结： 三维数字图像相关法是数字化技术的一种重要形式，它采用了一系列的技术与算法，实现了对三维图像的识别、测量和比较等操作。它的应用不仅局限于人类的日常生活，还广泛应用于

非接触式体温检测技术研究

非接触式体温检测技术研究第一章前言 在当前新冠疫情肆虐的情况下，非接触式体温检测技术成为了防控疫情的重要手段之一。该技术是指通过红外线、激光等无接触方式测量人体体表温度的一种技术，具有高效、快捷、精确等特点。本文将着重介绍非接触式体温检测技术的研究，包括其基本原理、技术特点、优点和应用前景等方面进行探讨。 第二章基本原理 非接触式体温检测技术是通过测量人体体表的红外辐射能量或利用激光扫描人体体表来获取人体体温信息。其中，红外辐射能量的测量是利用被测体表面散发的红外辐射能量与物体自身的热辐射能量成正比关系，通过红外线传感器接收并转换为电信号进行测量。激光扫描则是通过激光束对人体表面进行扫描，测量反射激光的强度和相位，从而推算出人体温度信息。 无论是红外辐射还是激光扫描，均可通过计算机处理成图像或数字信号，显示出人体体温信息。 第三章技术特点 1、高效快捷

非接触式体温检测技术不需要直接接触人体，避免了接触传染的可能性，同时也节省了检测时间，使得检测效率大大提高。 2、精确可靠 该技术具有高精度、高稳定性、高精密度、高重复性等特点，能够准确测量人体体温，实现测量误差极小。 3、无干扰 非接触式体温检测技术不会影响被测物体的温度分布和它本身的运动形态，不会对被测物体造成物理伤害，是一种非破坏性检测技术。 第四章优点 1、高效快捷 非接触式体温检测技术不需要直接接触人体，操作简单，避免了传统体温计的工作强度，使得检测时间大大缩短，提高了检测效率。 2、准确可靠 该技术具有高精度、高稳定性、高精密度等特点，能够准确测量人体体温，实现测量误差极小。 3、安全健康

非接触式体温检测技术不需要涉及任何身体接触，避免了交叉 感染的可能性，遵循了疾病预防和控制的基本原则，是一种安全 和卫生的检测方法。 第五章应用前景 随着疫情的不断扩大，非接触式体温检测技术的应用正逐渐普及。除疫情的防控外，非接触式体温检测技术还可以在交通、体育、医疗和环保等多个领域得到应用。未来，该技术还将不断升 级和发展，开发更加高效、准确、便携的体温检测设备，以更好 地满足人们的需求。 第六章总结 随着科技的不断发展，非接触式体温检测技术的应用范围也逐 渐扩大。该技术以其高效、精确、安全的特点，成为了当前防疫 工作中的重要技术手段。对于未来，我们需要不断加强技术研究 和创新，推动该技术的进一步发展和应用，为人们创造更加安全、健康、便捷的生活环境。

光学非接触式三维测量技术

光学三维测量技术及应用 摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。 1 引言 随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。。 光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。 光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。 2 三维测量技术方法及分类 三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。如图1所示。 图1 三维测量技术分类

2.1 接触式测量 物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。 三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能化程度。 早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，它最为简单，缺点也很多[2]。主要为（1）测量时操作人员凭手的感觉来保证测头与工件的接触压力，这往往因人而异且与读数之间很难定量描述；（2）刚性测头为非反馈型测头，不能用于数控坐标测量机上；（3）必须对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。针对上述缺陷，人们陆续开发出各种电感式、电容式反馈型微位移测头，解决了数控坐标测量机自动测量的难题，但测量时测头与被测物之间仍存在一定的接触压力，对柔软物体的测量必然导致测量误差。另外测头半径三维补偿问题依然存在。三维测头的出现可以相对容易地解决测头半径三维补偿的难题，但三维测头仍存在接触压力，对不可触及的表面（如软表面，精密的光滑表面等）无法测量，而且测头的扫描速度受到机械限制，测量效率很低，不适合大范围测量。 2.2 非接触式测量 非接触式测量技术是随着近年来光学和电子元件的广泛应用而发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、电荷耦合器件CCD、CMOS图像传感器和位置敏感传感器PSD等的出现，新型三维传感器不断出现，其性能也大幅度提高，光学非接触测量技术得到迅猛的发展。 非接触式三维测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破坏性地对待测物体进行测量。其中，光学非接触式测量是非接触式测量中主要采用的方法。 3 光学非接触式三维测量的概述 光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式。如图2所示[3]。 主动式是利用特殊的受控光源（称为主动光源）照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的）获取景物的三维信息。被动式是在自然光（包括室内可控照明光）条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。

非接触式三维数字化检测研究现状及关键技术探讨

非接触式三维数字化检测技术研究现状与 关键技术问题探讨 （广东工业大学机电工程学院广州510006） 摘要：本文首先分析和对比接触式与非接触式三维数字化检测技术的优缺点，指出非接触式三维数字化检测技术是未来三维检测的发展方向。然后，简要介绍国内外非接触式三维数字化检测技术的研究现状，着重介绍非接触式三维数字化检 测尤其是视觉检测方法，并深入探讨其存在的关键技术问题。最后，总结全文。关键词：非接触式检测研究现状视觉检测关键技术 A state-of-the-art review of Non-contact 3-D Digital Detection and Inquiry of the Key Technology Problem MEI Qing YIN Sihua LIU Zhou LIU Zeyu YUAN Wenqiang （School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006） Abstract:Firstly this paper makes an analasis and a comparison of the faults and adv- antages of contact and non-contact 3-D digital detection technology,points out that the non-contact 3-D digital detection technology is the development trent of future 3-D detection.Then we give a brief introduction of the art state of non-contact 3-D digital detection in domestic and overseas，place emphasis on the method for non-contact 3-D digital detection particularly for optical detection ,and make a deep inquiry into its existing key technical issues.Finally the main points of this paper are summarized. Key words: non-contact detection art state optical detection key technique 0 前言 在现代制造业中，存在着大量的检测任务，如表面质量与缺陷检测、尺寸检测以及三维轮廓检测等[1]。随着工业自动化技术的不断发展，各种自动检测设备也孕育而生。目前广泛应用于三维轮廓检测的方式主要有两种：接触式和非接触式。早期的三维测量手段主要是采用接触式测量方法，通过传感测头与几何形体表面接触而记录形体表面点的三维坐标位置。运用最为广泛的接触式测量设备是三坐标测量机。（Coordinate Measurement Machine,CMM）[2]这种方法由于采用的是接触式测量，因而，测头与被测表面接触会有摩擦、磨损以及弹性变形，此外，它还有测量速度低，不能测量柔软和易变形物体表面，需要进行测头半径补偿等缺点。非接触式测量方法主要是基于光学、声学和电磁学等领域的基本原理，将

非接触式生物识别技术的研究现状及应用

非接触式生物识别技术的研究现状及应用随着人工智能技术的不断发展，生物识别技术已成为智能化、安全化两大方向中的基石之一。而非接触式生物识别技术在当今信息化时代凸显出的优势和潜力引起了广泛的关注。本文将着重介绍该领域的研究现状及应用。 I. 什么是非接触式生物识别技术 非接触式生物识别技术是指卡片、摄像头、雷达、声音等物理手段，捕获人体生物特征信息并对其进行识别的技术。相较于传统的接触式生物识别技术，其最大的优势就在于免去了人机接壤处卫生、用户不便、资料安全等一系列问题，具有接受度高、系统灵活、使用方便等优点。 II. 研究现状 1.基于视频的非接触式人脸识别技术 目前，基于视频的非接触式人脸识别技术是最为广泛应用的一种。其基本原理是将摄像头拍摄到的用户面部通过算法分析，识

别其身份。通过图像、语音、深度学习等算法的加持，非接触式 人脸识别的准确率得到了显著提升，但也因此对算法的极速优化 能力提出了更高的要求。目前，该技术已经在多个领域获得成功 应用，如社交网络、公共交通、金融支付等。 2. 基于生物电信号的非接触式人体识别技术 生物电信号技术是一种通过检测人体发出的电信号（如心电图、脑电信号、肌电信号等），识别出人体身份信息的技术。其优势 在于不受环境干扰，可实现实时数据采集，因此也成为非接触式 生物识别技术领域中的研究热点之一。目前国内外的研究机构已 经对该领域展开了深入的研究，特别是运动与不规则心律的数据 预处理、模型训练等方面已经取得了较大突破。 3. 基于生物声音信号的非接触式识别技术 与前两种技术相比，基于声音信号的非接触式识别技术可谓 “后起之秀”，但其前途依然看好。当前，国内外的研究机构正致 力于开发可以有效识别人类语音特征的算法模型，莫尔斯编码、 向量量化、支持向量机等一系列新方法也被投入实验。尽管面临

非接触式心电图信号检测技术研究

非接触式心电图信号检测技术研究 随着健康意识的不断提高，人们对心脏疾病的重视程度也越来越高。心电图信号检测技术是一种非常重要的检测手段，可以准确地检测心脏疾病，提高诊断的准确率和救治的效果。而非接触式心电图信号检测技术作为一种新兴的技术手段，具备无需贴电极、低成本、便于携带等特点，其应用前景非常广阔。本文将从非接触式心电图技术的原理入手，探讨该技术的研究现状，有关研究成果以及未来展望。 一、原理 非接触式心电图信号检测技术主要是利用远程传感器去感知人体的微弱心电信号，然后利用后台处理手段将信号放大、滤波、分析处理，并最终输出检测结果。通过采集心电信号，可以了解人体的心脏情况，对于各种心脏病的诊断和治疗起到非常重要的作用。 二、研究现状 目前，非接触式心电图信号检测技术已经有了广泛的研究和应用。研究成果主要体现在以下几个方面： 1、传感器技术的创新： 由于人体的心电信号比较微弱，因此需要采用高灵敏度的传感器。目前，已经出现了一些新型的传感器，比如基于光学原理的光电式心电信号传感器、基于声波预处理的心电信号采集装置、以及一些无线传感器等，这些传感器不仅提高了信号采集的灵敏度，也降低了对人体的干扰。 2、信号处理技术的提高： 信号处理技术是非接触式心电图信号检测技术的核心，目前已经出现了一些高效的信号处理技术，比如基于小波分析的滤波方法、基于卷积神经网络的心电信号

检测方法、以及一些深度学习算法等，这些方法可以更好地处理并提取心电信号的有效信息，从而更好地进行分类、诊断、分析。 3、应用范围的扩大： 非接触式心电图信号检测技术目前已经广泛应用于生理健康监测、心血管疾病的诊断、病情监测等方面。尤其是在疫情期间，这种技术更是非常有用，能够为医学工作者提供更安全、更方便、更高效的检测手段。 三、研究进展 近年来，非接触式心电图信号检测技术在国内外都得到了广泛的研究和应用。其中，一些研究成果值得关注，例如： 1、美国哈佛大学的研究团队利用深度神经网络技术，成功地对心脏疾病进行了快速、准确的检测，检测精度高达95%以上。 2、德国的研究人员采用了一种叫做“远红外成像”的技术，可以无需接触，直接“看到”人体内部的心脏情况，为心脏疾病的诊断和治疗提供了新的可能性。 3、国内某高校的研究团队利用定向天线技术，成功实现了对心脏信号的精准检测，信噪比达到了40dB以上。 四、展望 随着科技的不断进步，非接触式心电图信号检测技术将会在未来得到更广泛的应用和发展。目前，国内与国外的科研机构和企业纷纷投入研究了解《In-Car gesture recognition using machine learning techniques on MYO armband》，其中许多重要的研究成果已经涌现。未来，这种技术将会在心脏病的筛查、预警、治疗方面发挥越来越大的作用，有助于提升人们的健康素养和生活质量。

非接触式生命体征检测技术的研究与应用

非接触式生命体征检测技术的研究与应用 1. 前言 随着科技水平的提高，医疗行业的技术也在不断地升级和改变。其中，非接触式生命体征检测技术的应用成为医疗行业的热点之一。本文将探讨非接触式生命体征检测技术的发展与应用。 2. 非接触式生命体征检测技术的概念 非接触式生命体征检测技术，是一种不需要直接接触患者身体 的检测技术。该技术利用传感器，可以实现对人体生命体征的监 测与检测。通常包括体温、呼吸、心跳等生命体征。 3. 非接触式体温检测技术的研究与应用 随着新型冠状病毒的爆发，非接触式体温检测技术逐渐成为医 疗界的热点。该技术通过使用红外线传感器，检测患者的体温。 该技术不仅可以减少医护人员的交叉感染风险，还可以快速地对 患者进行体温检测，提高检测的准确性和效率。 4. 非接触式呼吸监测技术的研究与应用 除了体温检测外，非接触式呼吸监测技术也逐渐被医疗界所重视。与传统的呼吸监测设备相比，非接触式呼吸监测技术避免了 患者需要戴上监测设备的不便，从而减轻了患者的负担。该技术

通常使用深度学习技术和图像处理技术，实现对患者呼吸的监测和检测。 5. 非接触式心跳监测技术的研究与应用 非接触式心跳监测技术是指利用光电传感器等设备对患者的心跳进行监测和检测。与传统的心电图监测设备相比，非接触式心跳监测技术所需的设备更简单，也更加便携。并且减少了监测设备对患者身体的干扰，提高了患者的舒适度。 6. 非接触式生命体征检测技术的优势 相比传统的生命体征监测技术，非接触式生命体征检测技术有以下优势： （1）可实现长时间的监测：使用传感器进行生命体征监测和检测，可以实现长时间的监测，从而帮助医护人员更加全面地掌握患者的生命体征变化情况。 （2）无需直接接触患者身体：非接触式生命体征检测技术不需要与患者身体直接接触，从而减少了交叉感染的风险。 （3）提高监测的准确性：传统的生命体征监测设备使用电极等设备，容易受到干扰从而导致监测数据的误差，而非接触式生命体征检测技术利用传感器可以减少这些干扰，从而提高监测数据的准确性。

现代科学技术在馆藏文物修复与保护中的应用探索

现代科学技术在馆藏文物修复与保护中的应用探索 馆藏文物修复与保护是一个庞大的系统性工程，它涉及到许多方面的知识和技能。近 年来，随着现代科学技术的飞速发展，许多先进的修复和保护技术被广泛应用于馆藏文物 的修复和保护中。本文将从多个方面深入探讨现代科学技术在馆藏文物修复与保护中的应用。 一、非接触式三维数字化技术 馆藏文物是人类历史文化遗产的珍贵文物，其修复和保护工作是极为重要的。传统的 文物修复和保护方法大多采用手工或半机械化的方式，不仅费时费力，而且容易出现误差。而非接触式三维数字化技术可以快速地获取文物的三维模型，并进行数字重构，能够实现 对文物的非接触式修复和保护。通过三维数字化技术，不仅能够还原文物的原貌，也可以 更加精确地分析文物的质量、结构和材料等特征，进而制定更加精细的修复和保护方案。 二、纳米材料技术 随着现代科技的发展，纳米材料技术逐渐成为了文物修复和保护领域的热门技术。纳 米材料具有良好的光学、磁学、电学、化学等特性，可以应用于文物的修复、保护和检测。例如，纳米抗菌材料可以应用于文物表面的防虫、防菌和防霉处理，有效地防止文物的损坏。此外，纳米粒子还可以应用于文物的表面保护和修补，使文物表面更加光滑、坚实和 浑然一体。 三、激光清洗技术 激光清洗技术是一种无损、高效的文物清洁方法，相较于传统的清洗手段具有诸多优势。它依靠激光产生的高温和高热能来清除文物表面的油污、尘积、微生物等杂质，不会 对文物造成任何损害。同时，激光清洗技术还可以有效地去除文物表面的锈蚀、油漆等污渍，并保留文物的原始颜色和纹理，使文物的观感更加贴近历史本来面貌。 四、红外成像技术 红外成像技术是一种基于红外辐射的成像技术，被广泛应用于文物的监测、评估和保 护工作中。由于文物的材质、结构和形态各异，在不同的温度条件下产生的红外辐射也不同，因此可以通过红外成像技术对文物的状态进行快速、全面的检测和诊断。例如，在文 物修复中，红外成像可以帮助保护工作者确定文物的破损情况，提供精确的修复方案。在 文物保护中，红外成像技术可以识别文物表面的裂纹、水渍、化学变化等缺陷，及时采取 保护措施，防止文物的进一步损害。

非接触式3D测量技术研究与应用

非接触式3D测量技术研究与应用 随着科技的发展，人们对于物体尺寸和形状的精度要求也越来越高。为了满足 这一需求，3D测量技术应运而生。3D测量技术主要包括接触式测量和非接触式测 量两种方法。其中，非接触式3D测量技术由于其高效、高精度和高自动化等优点，而成为当今研究的热点之一。 一、非接触式3D测量技术的定义与基本原理 非接触式3D测量技术一般指使用光学、电子或激光等无需直接接触被测物体 的测量方法。与传统的接触式3D测量技术相比，非接触式3D测量技术具有不损 伤被测物体、高速度、高精度等优点。其基本原理是：将激光束或光电子束等投射在被测物体表面上，通过对测量过程中反射或漫反射光线的收集与分析，得出被测物体表面的三维几何形态和光学性质数据。 二、主要的非接触式3D测量技术及其应用 1. 结构光法测量技术 结构光测量技术是一种较为传统的非接触式3D测量技术。其基本原理是：在 被测物体表面上投射编码的条纹光，并通过相机拍摄被测物体反射或漫反射后的条纹光图案，从而计算出被测物体表面的三维几何形态。该技术适用于测量小尺寸产品、模具、精密零件等。近年来，该技术还被广泛应用于3D扫描、动作捕捉及虚 拟现实等领域。 2. 光学投影式测量技术 光学投影式测量技术是目前在工业界和科研领域中应用最为广泛的非接触式 3D测量技术之一。其原理是：通过光学投影仪将光影或者码盘投影在待测物体表面，再通过相机采集反射或漫反射的光影，从而获取被测物体表面的三维几何形态。

该技术适用于测量中小尺寸精密零件、铸件等。同时，该技术还被广泛应用于汽车零部件、工具等工业领域的质量控制。 3. 激光测距技术 激光测距技术借助激光束的测量原理，通过反射、漫反射等现象来实现对待测物体表面三维形态的测量。激光测距技术一般适用于非金属材料、半导体等被测物体上的精确距离测量，其测量范围和精度较大。该技术广泛应用于数字化制造、建筑设计、船舶工艺等领域。 三、非接触式3D测量技术的发展趋势 随着现代制造工艺的不断提升，对于被测物体形态和尺寸的精度要求也越来越高，这使得3D测量技术的发展与应用也面临着新的挑战。目前，在非接触式3D 测量技术的研究与应用中，存在以下几个方向： 1.高光谱测量技术的发展。该技术通过对光线的颜色、频率等信息进行分析，可以获取更加精确和详尽的被测物体表面的信息，具有更高的测量精度。 2.深度学习算法在3D测量技术中的应用。深度学习算法可以有效提高测量数据的准确性和可靠性，提高3D测量技术的效率和速度。 3.结合机器人技术的3D测量。通过机器人与3D测量技术的结合，可以实现对大型、复杂被测物体的精确测量。 四、结论 3D测量技术是现代制造工艺不可或缺的一部分，非接触式3D测量技术作为目前研究的热点之一，具有高精度、高效率等优点。未来，随着科技的不断发展与进步，3D测量技术也将在更广泛的领域应用，为制造业、医疗、科学研究等领域带来更多新的创新和发展机遇。

非接触式心率检测技术研究与应用

非接触式心率检测技术研究与应用 随着科技的发展，非接触式心率检测技术被越来越广泛地应用于医疗、健康管理、运动训练等领域。相比于传统的手动心率检测方法，非接触式心率检测技术更为方便、快捷，大大提高了工作效率，减轻了工作量，并能获取更准确的数据。本文将从原理、技术路线、应用前景三个方面探讨非接触式心率检测技术。 一、技术原理 非接触式心率检测技术主要依赖于传感器的光电效应。当光从血液流过的组织 中穿过时，不同的波长会被不同组成的血液吸收或反射。因为血红蛋白在各种光波段下的吸收系数不同，因此可以通过采集被反射或透射出的心跳血管区域内血红蛋白吸收特性的变化，计算出心率。换句话说，非接触式心率检测技术利用心率对血容量的影响，通过反射或透射的光线变化来获取心率信息。 二、技术路线 非接触式心率检测技术路线主要分为两条：一条是依靠计算机图像处理方法实现；另一条是依靠红外线传感器实现。 对于前者，计算机图像处理是一个重要的技术，而且也是比较广泛的一种方法。主要的操作是在图像中寻找到心跳所导致的微小颜色变化，并产生相关的计算结果。这里的技术重点在于采集如何找到心跳的变化。有些文章提到了一些挖掘颜色差异的方法，但是总的来说，由于该方法容易受到环境光的影响等问题，使该方法相对于后一种方法来说不是非常稳定。 对于后者，成像与呈现的方式不同，即通过红外线无线通信道，直接将心率数 据传输到计算机。这种方法对环境光的影响较小，对操作人员的背景和周围环境的要求也较低。因此，这种方法在实际应用中得到了更广泛的应用，而且可以适用于不同的病人。

三、应用前景 由于非接触式心率检测技术比较方便，灵活性高，应用领域非常广泛，特别是 在医疗和健康管理领域。例如，在 ICU（重症监护室）中，护士需要维护和监控多个缝合线或导管，这使得手动测量成为一项繁重的工作。在这种情况下，非接触式心率检测技术可以更快速、准确地获得心率数据，同时可以减少患者的疼痛感。 此外，非接触式心率检测技术还在运动训练、睡眠监测等方面发挥了重要作用。运动员需要在训练和比赛期间进行心率检测，并纪录，以便做出明智的训练和赛前准备。睡眠监测是另一个应用领域，人们可以在床垫或枕头上安装非接触式心率检测系统，以记录并提供睡眠数据反馈，以帮助人们优化睡眠质量。 综上所述，非接触式心率检测技术是一项有前途的研究领域，随着技术的进一 步发展，它的应用范围将会扩大，为人们带来更多的便捷和健康福利。

基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术研究

基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术研究 随着科技的飞速发展，人们对于数字化技术的需求也不断增加。数字化技术应 用于娱乐、医疗等方面，其中一个重要的应用便是基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术。本文将对该技术的研究现状、特点、应用前景等进行探讨。 一、研究现状 人体动态运动捕捉技术是一种通过电子仪器采集人体运动信息的技术。目前， 人体运动捕捉技术主要分为基于机械式方法、传感器、计算机视觉等多种技术类型。 机械式方法主要采用机械臂等仪器对人体运动进行测量，但由于受到仪器体积、成本及使用难度的限制，该方法应用范围较窄。 采用传感器技术，可以通过在人体关节点处放置传感器来捕捉得到人体运动信息。这种技术搭载于身体穿戴物或者外挂设备，可以对人体动作进行实时监测，并记录数据。该技术具有便携性、易操作等优点，但同时也存在局限性：穿着物件容易影响运动，一定的技术要求和操作难度等。 基于计算机视觉的运动捕捉技术，则是一种新型的人体运动捕捉技术。其基本 原理是利用计算机视觉算法，将从摄像头中获得的图像信息，转化为人体姿态信息。这种技术与传统方法相比具有便捷、低成本、易扩展等优点，并且可以更好地适应各种运动方式和环境。 在计算机视觉算法的应用方面，根据应用的具体领域，人们针对不同的运动捕 捉部位（如手、脚、身体等）提出了各种算法，使其能够更准确地对人体动作进行捕捉。例如，在脚部动作捕捉领域，利用支持向量机算法能够有效地对脚部运动信号进行分类，从而实现人体动态运动的捕捉。 二、技术特点 基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术具有以下特点：

1. 高精度、高保真度。计算机视觉算法可以基于高精度的检测算法对人体动作进行捕捉，捕捉结果可以实现高保真的再现。 2. 易使用、实用性强。基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术基于计算机视觉算法，技术难度不大，并且基于人体形态的特点，便于用户进行使用。 3. 环境适应能力强。与传统的机械式技术、传感器技术不同，数字化技术不必受到不同环境和场景的限制，而能够对人体动态运动进行无损捕捉。 三、应用前景 基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术在众多领域都有着广泛的应用前景。例如： 1. 娱乐产业。基于数字化技术的运动捕捉技术，可以在游戏、电影、动画等领域中使用，提升娱乐产品与观众间的沟通互动性。 2. 医疗康复产业。基于人体动态运动捕捉技术，能够对运动损伤、病患等进行更为科学的康复训练，提高医疗康复效果。 3. 运动训练和科研领域。基于数字化技术的运动捕捉技术，能够监测和分析各种运动方式以及人体筋骨健康情况，并提供更为准确、全面的数据支持。 总之，基于三维视觉的人体动态运动捕捉技术将会有着广泛地应用前景，这一领域的不断创新将会带来更为先进、完善和稳定的数字化技术产物。

三维数字化测图方法与实践

三维数字化测图方法与实践 随着科技的发展，三维数字化测图已经成为了各个领域中不可或缺的工具。在 建筑学、城市规划、地理信息系统等领域中，三维数字化测图技术被广泛应用。本文将介绍一些三维数字化测图的方法与实践，以及它们对各个领域的影响。 一、激光扫描 激光扫描是三维数字化测图中常用的一种方法。它利用激光束扫描被测物体的 表面，通过测量激光束反射的时间和角度，计算出物体表面上各个点的坐标。激光扫描的优点在于其测量精度高、速度快、适用于复杂曲面的测量。在建筑学中，激光扫描可以用于建筑物立面的测量，以及历史建筑的保护和修复等。在城市规划中，激光扫描可以用于建筑物的三维建模，辅助规划与设计。 二、航空摄影 航空摄影是另一种常用的三维数字化测图方法。它利用航空器（如无人机或飞机）进行航拍，通过摄影测量的原理获取被测区域的影像数据，然后通过图像处理与测量技术，得到地面上各个点的坐标。航空摄影的优势在于可以快速获取大范围的三维数据，广泛用于城市规划、地理信息系统等领域。例如，通过航空摄影可以实现城市的数字化重建，以及地形与测绘数据的更新。 三、结构光扫描 结构光扫描是一种利用计算机视觉和光学原理进行三维测量的技术。它通过发 射结构光（如条纹光或格栅光）到被测物体上，通过对光影的分析和计算，得到物体表面各点的三维坐标。结构光扫描的优点在于非接触式测量、精度高、适用于小尺寸物体的测量等。在工业制造和产品设计领域，结构光扫描可用于快速原型制造、产品精度检测等应用。 四、三维数字化测图在建筑学中的应用

在建筑学中，三维数字化测图的应用极为广泛。通过激光扫描、航空摄影等技术，可以快速获取建筑物的三维模型，以支持建筑设计和规划。它可以用于建筑物的立面测量、结构分析、安全评估等。同时，三维数字化测图对于历史建筑的保护和修复也起到了重要作用。通过数字化技术，可以精确记录历史建筑的细节构造，辅助修复与保护工作。 五、三维数字化测图在城市规划中的应用 在城市规划中，三维数字化测图技术也发挥着重要的作用。通过航空摄影等技术，可以获取城市的大范围影像数据，支持城市规划与设计。三维数字化测图技术可以用于数字城市的建模和仿真，以及土地利用规划、交通规划、环境保护等方面的分析。它可以帮助规划者更好地了解城市现状，预测城市发展趋势，为城市的可持续发展提供科学依据。 六、三维数字化测图的挑战与未来发展方向 尽管三维数字化测图技术已经取得了许多进展，但仍然面临一些挑战。例如，传感器的精度、数据处理的效率、模型重建的准确性等问题仍需要进一步解决。此外，随着人工智能和大数据技术的迅猛发展，三维数字化测图在自动化和智能化方面的应用也将获得更多的突破。 总之，三维数字化测图作为一项重要的技术手段，正在不断应用于建筑学、城市规划、地理信息等领域。通过激光扫描、航空摄影、结构光扫描等方法，可以获取高精度的三维数据，为不同领域的研究和应用提供了强大支持。随着技术的进一步发展和应用的拓展，相信三维数字化测图在未来将发挥更大的作用。

考古发掘中的非接触式3D扫描技术研究

考古发掘中的非接触式3D扫描技术研究 一、绪论 考古发掘是进行历史研究的重要手段，而非接触式3D扫描技 术作为数字化保护文化遗产的一种手段，在考古发掘中的应用愈 加广泛。本文将探讨非接触式3D扫描技术在考古发掘中应用的研究现状及未来发展方向。 二、非接触式3D扫描技术概述 非接触式3D扫描技术是一种通过光学、雷达、激光等技术， 将实物表面三位坐标信息扫描采集、数字化处理，最终生成虚拟 三维模型的技术手段。其主要分为三个步骤：测量、重建和验证。在测量时，将光线投射到被扫描物体表面，并使用传感器获得光 线反射和散射的信息。通过重建算法将这些信息转换成三维坐标 点云数据，并利用渲染引擎进行优化，最终得到三维模型。 三、非接触式3D扫描技术在考古发掘中的应用 1.文物保护 非接触式3D扫描技术可用于文物的精细化测量，通过数据处 理生成虚拟模型，更好地保护文物的完整性，为文化遗产的保存 和传承提供了数字化保障。例如，北京故宫将佛塔和文物进行非 接触式3D扫描，得到完整的三维模型，为文物的精细展示和修复提供了珍贵的数据支撑。

2.古建筑保护 非接触式3D扫描技术可以全面、快速地获取古建筑内、外部 的数据，通过数字化地保存、重建古建筑，达到保护、修复和再 现的目的。如敦煌莫高窟的三维数码化保护项目，通过非接触式 3D扫描技术，对壁画和佛像进行虚拟化保护，实现了数字和物理 的完美结合。 3.考古发掘 非接触式3D扫描技术在考古发掘中可用于对文化遗产遗址进 行虚拟重建，精确定位遗址周边环境，为后续的考古发掘提供数 字化保障和完整性保证。同时，通过处理三维模型，还可以复原 遗址的历史和文化背景，为历史研究提供数据基础。如在2004年 的秦始皇陵考古中，利用非接触式3D扫描技术，得到了建陵区域的精准三维模型，作为后续的挖掘和修复的指导。 四、非接触式3D扫描技术在考古发掘中存在的问题及未来发 展趋势 1.不同光照环境对测量结果的影响 在使用非接触式3D扫描技术，可能会因周围环境的光线干扰，获取的数据不够精确。对此，可以通过调整扫描器和相机的曝光 时间，使用滤光片等手段降低无关信息的干扰。 2.数据存储和处理量大

基于机器视觉的非接触式三维测量技术研究

基于机器视觉的非接触式三维测量技术研究 如今，随着工业生产的发展，三维测量技术在工业生产、科学 研究和医学领域等方面都得到了广泛应用。传统的三维测量技术 往往需要接触式测量，容易造成测量误差，并且不能精确地测量 复杂曲面的形状和尺寸。而基于机器视觉的非接触式三维测量技 术则能够解决这些问题，并且具有较高的精度和可靠性，在现代 工业生产领域中应用广泛。 一、基于机器视觉的非接触式三维测量原理 基于机器视觉的非接触式三维测量技术原理是利用数字图像处 理和三维重建技术，利用相机对被测物体进行拍照或录像，然后 通过数字图像处理技术将所拍摄到的图像转化为三维模型。该技 术具有不同的工作原理，例如结构光法、三角测量法和投影法等。 三角测量法是基于多个相机拍摄同一物体的不同角度而形成三 角测量的方式来测量物体的三维形态和大小。结构光法是利用光 源通过透镜形成一条或多条光条，照射在被测对象上，然后通过 从相机获取其反射回的光条的空间相对位置得出三维图像。投影 法则是将多个激光条或光成像在被测物体上，然后通过相机记录 下所形成光带的位置达到三维测量。 二、基于机器视觉的非接触式三维测量技术的优点

基于机器视觉的非接触式三维测量技术的优点是非常显著的。 首先，该技术不需要接触式测量，减少了人工操作对测量精度的 影响。其次，该技术能够在短时间内完成三维测量，提高了测量 效率，缩短了测量时间。还有，基于机器视觉的非接触式三维测 量技术的数据准确性极高，可以测量出微观甚至纳米级别的物体 表面形态和大小、位置及周长等等。 三、基于机器视觉的非接触式三维测量技术在多个领域的应用 随着基于机器视觉的非接触式三维测量技术的不断发展，该技 术在很多领域得到了广泛应用，如下： 1、制造业领域 基于机器视觉的非接触式三维测量技术在现代制造业中具有广 阔的应用前景，可以用于量测工件的尺寸、形状和形位误差等， 可用于各种型号的半导体芯片、LCD面板、LED等壹些现代电子 产品的生产过程中，有效地实现了在制造过程中的自动化与数字化。 2、医疗领域 基于机器视觉的非接触式三维测量技术还广泛应用于医疗领域，如利用该技术来对病人进行设备测量，以帮助医生制定更准确的 诊疗方案，还能根据患者的骨骼或关节进行模拟手术培训等。 3、汽车工业领域

考古挖掘中的最新技术非接触式三维扫描

考古挖掘中的最新技术非接触式三维扫描考古挖掘中的最新技术：非接触式三维扫描 考古学作为一门专门研究古代人类及其文化、社会的学科，通过挖掘出土文物和遗址来还原历史乃至古代社会的面貌。然而，传统的考古挖掘往往存在时间长、人力消耗大等问题。为了更好地进行考古研究，科学家们不断探索和发展新技术。其中，非接触式三维扫描技术成为考古挖掘中最新应用的技术之一。 一、非接触式三维扫描技术的原理 非接触式三维扫描技术基于激光或光学原理。通过设备发射激光或光学信号，再接收信号的反射，从而获取目标物的表面形态和颜色信息。这种技术利用计算机图像处理和三维重建算法，可以精确地生成物体的三维模型。 二、非接触式三维扫描技术在考古中的应用 1. 遗址勘探与规划：利用非接触式三维扫描技术，考古学家可以对遗址进行非破坏性的全方位扫描，并将获取的数据导入计算机软件，生成真实的三维模型。这样，考古学家们不仅可以全面了解遗址的地貌特征和构造，还可以更准确地进行遗址规划和勘探。 2. 文物保护与修复：非接触式三维扫描技术可以帮助考古学家们对文物进行数字化保护。通过对文物进行扫描，可以精确还原其形态特征，并进行模拟修复。同时，将这些数字化的文物模型存储于数据库中，可以有效地减少文物接触和损坏的风险。

3. 古建筑保护与研究：许多古建筑具有重要的历史和文化价值，而 传统的手工勘察方法存在一定的局限性。借助非接触式三维扫描技术，考古学家们可以实时获取建筑的三维数据，并进行精确的分析和研究。这种技术的应用不仅可以更好地保护古建筑，还可以为修复和保养工 作提供指导。 4. 遗址再现与展示：通过非接触式三维扫描技术，考古学家们可以 将遗址的三维模型进行数字化处理，并利用虚拟现实技术进行再现和 展示。这样可以使广大公众更直观地了解古代遗址的面貌和历史意义，增强保护遗址的意识。 三、非接触式三维扫描技术的优势 1. 非破坏性：非接触式三维扫描技术可以实现对文物和遗址的非破 坏性扫描，避免了直接接触可能带来的损伤。 2. 精确度高：非接触式三维扫描技术可以实现对遗址、文物等物体 的精确测量和三维建模，为考古学家们提供了更准确的数据。 3. 数据保存便捷：通过将扫描获得的数据存储于计算机或云端数据 库中，可以方便考古学家们共享、研究和保护这些文物和遗址。 4. 可视化效果好：借助非接触式三维扫描技术，可以生成逼真的三 维模型，让人们可以立体、直观地观察和理解文物和遗址。 四、非接触式三维扫描技术的挑战与前景 虽然非接触式三维扫描技术在考古挖掘中发挥了重要的作用，但仍 然存在一些挑战。例如，技术设备价格昂贵、扫描时间较长、对环境

非接触式检测技术及其应用

非接触式检测技术及其应用 随着科技的不断进步，检测技术也随之更新换代。非接触式检测技术是新近兴 起的一种检测手段，它抛却传统的触摸式检测方式，通过光学、声波、雷达等方式进行无接触的检测。非接触式检测技术因其快速、精准、无损等特点，已被广泛 应用于工业、医疗、安全等方面。 ·工业应用 在工业生产中，非接触式检测技术被应用于多种产品的检测。其中，机械制造 业的检测是非接触式检测技术最为广泛的应用之一。通过摄像头、光栅、激光或超声波等检测方式，来检测工业制品的尺寸、外形、表面缺陷等，不仅检测准确度高，而且检测速度快，节约了大量人力物力成本。 而在电子产业中，非接触式检测技术也发挥着重要的作用。例如，对于IC芯 片的检测，可以通过光学显微镜等设备，非接触性检测芯片的质量是否达标。同样的，我们常用的手机、电脑等电子产品中，其感应器的检测也应用了非接触式检测技术。 ·医疗应用 非接触式检测技术的优越性质也让其在医疗领域大有发展的空间。比如，在现 代生殖医学技术中，不少治疗和监测手段，例如超声波器，就利用了非接触式检测技术。这类技术可以轻松检测胎儿的发育情况和母体内的子宫肌肉收缩情况，并且其检测准确度相对较高，同时又不会对胎儿和母体造成额外的伤害。 对于身体健康的检测方面，非接触式技术同样显示了其优势。首先，非接触式 检测可以避免病人与医护人员之间的接触，减少了交叉感染的风险。其次，非接触式检测技术可以测量病人的体温、血压、心率等指标，非常适用于新冠肺炎等传染疾病的筛查与诊断。

·安全应用 随着 terror 的威胁日益加剧，人们对于安保设备的要求也越来越高。在这个背景下，非接触式检测技术得到了广泛的应用。例如，大家熟知的机场安检设备，就读取旅客身体的红外线和热像图，从而进行可靠的筛查和识别。 同样的，城市监控也利用了非接触式检测技术。在公共场合，检测设备通过光学或红外等手段，实现对人群的密度和流动情况检测和跟踪，保障了公共事件的安全性。 总之，非接触式检测技术的应用已经波及到各个领域，显著的优越性为其持续的发展提供了不断动力。虽然现在的非接触式检测技术在某些场景下的精度还需要进一步提升，但是随着技术的进步和科学的不断探索，相信非接触式检测技术将不断迎来新的突破，未来的发展也值得我们拭目以待。

三维光学测试系统应用技术研究

三维光学测试系统应用技术研究 随着科技的不断发展，三维光学测试系统的应用技术也在不断地进行研究和创新。三 维光学测试系统是一种利用光学原理进行三维物体表面形貌和形状测量的系统，它具有高 精度、高速度和非接触的特点，广泛应用于工业制造、医学影像、文物保护等领域。本文 将针对三维光学测试系统的应用技术进行深入研究，探讨其在不同领域的应用现状和未来 发展方向。 一、三维光学测试系统的原理及技术特点 1. 原理 三维光学测试系统的原理是利用光学的投射和成像原理，通过对被测物体表面进行模 式光投影，再通过摄像头或传感器拍摄或记录被测物体的表面图像，从而实现对被测物体 表面形态的测量。它利用了光学成像透视、三角测量、光栅投射等原理，可以实现高精度、快速的三维形貌测量。 2. 技术特点 （1）高精度：三维光学测试系统具有高精度的特点，可以实现微米甚至纳米级的表面形貌测量。 （3）非接触：三维光学测试系统是一种非接触式的测量方法，不会对被测物体造成损伤，适用于对表面精度要求高的物体测量。 （4）全息成像：三维光学测试系统可以实现全息成像，能够获取物体的全息信息，从而进行全方位的三维形貌测量。 二、三维光学测试系统在工业制造中的应用 1. 表面质量检测 在工业制造中，产品的表面质量是一个重要的指标，对于精密零部件、模具、电子元 器件等产品的表面质量要求非常高。利用三维光学测试系统可以对产品表面进行高精度的 三维形貌测量，实现对产品表面质量的检测和分析，从而提高产品的质量和可靠性。 在飞机、汽车等大型工业制造中，利用三维光学测试系统的全息检测技术可以实现对 大型复杂结构的高精度测量和检测，如飞机机翼、汽车车身等。这种全息检测技术不仅可 以提高测量精度，还可以实现对产品在各种工况下的形态变化监测。 1. 三维影像重建