三维激光扫描技术,又称为“实景复制技术”,因其可以快速、准确、无接触地完成复杂表面的测量而受到广泛的应用。传统的三维激光扫描仪通过高速的激光扫描,大面积、高分辨率地快速获取物体表面的三维点云数据信息,为三维信息的获取提供了全新的技术手段。然而由于其价格昂贵,单次扫描范围有限,数据拼接复杂等缺陷,限制了设备的应用和发展。针对上述问题,本文根据全方位视觉传感器(Omni-directional vision sensor,ODVS)具有单视点、可进行水平方向360°全景成像的特性,将ODVS与可移动的面激光光源相结合,设计了一种主动式立体全景视觉传感器(Active Stereo Omni-directional Vision Sensor,ASODVS)来采集物体周边环境的点云数据。通过设备的一次扫描,同时获取整个场景中所有方向点云数据的空间位置信息和色彩信息,提高了点云数据采集的效率。为此,本文对ASODVS做了深入的研究,主要工作为以下三个方面:1.以单视点的全景视觉传感器的成像原理为基础,设计了一种主动式立体全景视觉传感器系统,通过系统软件实现自动化获取场景中全方位点云数据的空间信息和色彩信息,扫描流程控制及相关参数设置均在系统的软件部分进行实现。扫描获得的点云数据根据方位角和高度值进行有序存储。2.研究了全景点云数据采集过程中所涉及的重要技术——激光光条中心位置估计算法。对多种全景激光线提取算法进行了实验对比,根据实验结果,选取了最适合于本系统的算法。3.根据主动式立体全景视觉系统的测量原理,对系统的测量精度进行了分析,研究了各种因素对测量精度的影响,并针对研究结果提出了可改善系统测量精度的措施。本文研究的贡献与创新主要体现在:第一,减少了点云数据采集过程中的人工干预,提高了自动化程度;第二,利用ASODVS具有大视场范围的特性一次扫描采集整个场景的点云数据,免去了多次采集点云数据后进行数据集间匹配的过程;第三,在同一坐标系下同时获取点云的空间位置信息和色彩信息,避免了不同坐标系下两种数据融合的繁琐步骤。