徐海涛，谭兆湛

（华南理工大学 广州学院，广州 510800）

0 引 言

三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。

1 扫描原理

利用Kinect 进行扫描，会有一个可见面和一个隐藏面。假设有一个点P 在隐藏面，其空间坐标是P（x，y，z），如图1。

图1

我们需要通过不同方向的拍照来重建整个物体，并在同一个空间坐标系中获得全部点来确定这个物体。因此，让平台旋转一定角度α，使得P 点对Kinect 可见。在前一次的拍照中，点P 确定于其坐标P（x，y，z）。当平台旋转后，P 的坐标相应发生变化变成P（x′，y′，z′）。如果知道平台相对于前一次拍照旋转的角度，可以通过基本的三角关系容易由P（x′，y′，z′）计算出原来坐标中P 点的坐标。如果平台绕Y 轴的旋转角度为α，可得到如下转换方程：

2 系统设计

2.1 旋转平台设计及程序设计

图2

图3 电路图

旋转平台的设计是利用齿轮传动来实现，如图2。右边的小齿轮连接舵机，带动中间的大齿轮转动，传动比为5∶1。左边小齿轮是连接电位器的，用来输出角度信息，系统采用arduino 单片机进行控制，电路如图3。

舵机的控制程序如下：

角度控制程序如下：

从Processing 中读回当前角度信息，利用map（）函数把角度信息转换为舵机的目标角度。

2.2 Processing 程序设计

在Processing 中，定义变量shotNumber，如下：

float[]shotNumber=new float[3]；

shotNumber 用要定义拍照的次数，这里我们让物体

每转120°拍照一次，因此定义为3，程序如下：