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本项目主要工作是搭建一台三维扫描仪，对模型进行扫描，得到其点云数据及 mesh 图像。然后可以根据得到的数据打印出原模型，实现一个闭环。
涉及到的知识有： Arduino 编程、Libigl 编程、 OpenCV 、MeshLab 等。
具体运行情况如下：
利用 Libigl 编写的主界面担当着与用户交互的任务，同时也是集成各部分功能的平台。主界面有四个按钮： First Scan 、 Second Scan 、 Third Scan 、 Point CLoud 。前三个按钮分别控制三次扫描过程（舵机无法最大旋转角度为180°，故需要旋转三次方能得到完整的信息），最后一个按钮用于显示最后得到的点云图像。
当三个扫描按钮按下时，程序一方面向 Arduino 板发送信号，一方面控制相机拍照。 Arduino 板接受到信号后，开启激光灯，控制舵机顺时针 180° 旋转，同时相机在这段时间内拍照并处理图片，即将其二值化处理并得到图片中的激光点坐标（二维）。旋转至180°后，激光灯关闭，相机停止拍照，舵机复位至 0°，然后停止转动，为下一次扫描做准备。
三次扫描结束后，得到三个分别记录各次扫描得到的二维点坐标，然后根据三角测距算法，将其转换为三维坐标点集，最终输出为一个三维坐标点集，一方面此数据可以在 libigl 编写的主界面中显示出来，另一方面可以通过 MeshLab 等软件处理，最终得到 mesh 图像。
本模块主要任务是接受来自程序的信号，然后据此控制激光器的开关和舵机的运动。以下根据程序介绍本部分原理。
定义：
Servo myservo; //控制舵机的伺服函数
int pos = 0; //舵机初始角度
int ledPin = 9; //定义数字9 接口
#define BAUD 9600 //统一通信波特
String receivedString;
//通信字符串
bool value = false; //是否进入扫描状态
setup() 函数：
统一通信波特，链接各引脚。
另，在调试过程发现： Arduino 一开始工作，舵机会立刻转一角度，即便其在 0° 位置。这是因为舵机有一初始角度。因此在此处预先使其停止在 0°（每次扫描后依旧停止在 0° 位置）：
void setup()
{
Serial.begin(BAUD); //统一通信波特
pinMode(ledPin, OUTPUT); //定义小灯接口为输出接口
myservo.attach(7); //舵机链接 7 号引脚
myservo.write(pos); //舵机预先设置在 0° 位置
}
loop() 函数：
扫描状态：开启激光灯，舵机顺时针旋转 180°。转至180°后，一次扫描完成，舵机暂停旋转，手动调整模型角度（为下一次扫描做准备）。为避免调整位置时对数据产生的影响，关闭激光灯。然后舵机复位，停止在 0° 位置。
digitalWrite(ledPin, HIGH); //点亮激光灯
//角度从0到180度
for(pos = 0; pos < 180; pos += 1)
{
myservo.write(pos); // 舵机旋转角度为pos
delay(125); //延时125ms
}
digitalWrite(ledPin, LOW); //关闭激光灯
delay(80);
//从180°恢复到 0°
for(pos = 180; pos > 0; pos-=1)
{
myservo.write(pos);
delay(50);
}
//一次扫描结束后，最终停止在 0°位置
pos = 0;
myservo.write(pos);
关于 loop() 函数的最初设想：当接收到 "ON\n" 时，进入扫描状态，当接收到 "OFF\n" 时，关闭舵机和激光灯。原以为这种想法会使程序陷入 loop() 函数的死循环中，也即需要在最恰当的时候输入 "OFF\n" 方能推出扫描状态，但是：
if (Serial.available() > 0) //返回串口缓冲区中当前剩余的字符个数
因此这种思路也是可行的！
程序中的思路为：设一布尔变量，初始设为假。当接收到 "ON\n" 时，此变量为真，为真时进入扫描状态，当一次扫描结束后再设为假，便不能进入扫描状态，只有当再次接收到 "ON\n" 时，才能进入扫描状态。
硬件编程，最重要的是简单！！！
重点注意 loop() 中的循环能否跳出
此部分实现的功能包括：控制相机在舵机顺时针旋转时拍照，并且将图片二值化处理，得到图片中的激光点坐标（二维），输出一个包含此次打印获取的坐标信息的 test.txt 文件，如下：
具体代码见项目文件，俺不会，反正很牛/赞/赞/赞。
但是，在配置 opencv 的过程中明白了很多 VS 的功能：解决方案资源管理器、属性管理器、库目录等。
运行结果如下：
具体代码见附件，俺原理都没看懂/傻/傻。
原项目三维重建采用 PowerCrust 算法，但因时间紧迫改为 mashLab 操作，觉得操作界面太帅了，一看高大上啊/赞/赞/赞。
整合各部分代码。除集成控制相机拍照的代码，剩下部分包括界面设置、串口通信、读取文件显示点云三部分。
界面设置及串口通信如下：
arduino = new SerialPort(portName);
//Checking if arduino is connected or not
if (arduino->isConnected()) {
std::cout << "Connection established at port " << portName << endl;
}
// Init the viewer
igl::viewer::Viewer viewer;
// Extend viewer menu
viewer.callback_init = [&](igl::viewer::Viewer& viewer)
{
// Add an additional menu window
viewer.ngui->addWindow(Eigen::Vector2i(210, 10), "3D Scanner");
viewer.ngui->addButton("First scan", []() {
//打开激光器、开启舵机
arduino->writeSerialPort(ON, MAX_DATA_LENGTH);
std::cout << "First scan!\n";
//opencv控制摄像机拍照
photo1();
});
viewer.ngui->addButton("Second scan", []() {
arduino->writeSerialPort(ON, MAX_DATA_LENGTH);
std::cout << "Second scan!\n";
photo2();
});
viewer.ngui->addButton("Third scan", []() {
arduino->writeSerialPort(ON, MAX_DATA_LENGTH);
std::cout << "Third scan!\n";
photo3();
});
viewer.ngui->addButton("Point Cloud", []() {
//显示点云
std::cout << "Point Cloud!\n";
});
// Generate menu
viewer.screen->performLayout();
return false;
};
显示点云有两种方法，一种是根据已有的 .off 文件直接生成点云，Demo 中的兔子就是这样显示的：
igl::readOFF(TUTORIAL_SHARED_PATH "/bunny.off", V, F);
然而，meshLab 软件不能生成 libigl 所需的相适应的 .off 文件，因此只能作罢。
另一种方法是将所有的三维坐标信息写入 vector 容器中，然后进行如下操作：
igl::list_to_matrix(VVV, W);
viewer.data.add_points(W, Eigen::RowVector3d(1, 0, 0));
viewer.core.align_camera_center(W);
从文件中读入信息时，需要进行文件操作，具体思路是将文件中的数据读入 vector 容器 W 中，然后再将数据读入三维容器 vertex 中：
//通过读取txt文件获取三维坐标，将其存入矩阵中
//文件操作！！！
void show_pointCloud()
{
vector<double> W; //数据从文件读入这个容器中
double d;
VVV.clear();
vector<double> vertex;
vertex.resize(3);
ifstream input("D:\\SD_DIY\\Photo2\\test.txt"); //读入
string line; //保存读入的每一行
for (int a = 0; a < 280 * 3; )
{
while (getline(input, line))
{
d = stringToNum(line);
W.push_back(d);
}
}
input.close();
for(it = W.begin();it != W.end();)
{
vertex[0] = *it;
it++;
vertex[1] = *it;
it++;
vertex[2] = *it;
it++;
VVV.push_back(vertex);
}
}
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相机启动问题：
程序运行时，第一次启动相机时，难以拍摄符合条件的 280 张图片。
因为一次程序运行需要三次扫描，也即需启动相机三次，而后两次拍摄均得达到符合条件的 280 张图片。
猜测可能是因为程序最初启动，第一次打开相机会有延迟。
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opencv本身bug
出现这个错误时，点击 继续 可以继续运行，然而在这段时间内相机不会进行拍照。因此不能得到正常的280张图片。
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程序串行，不能实时显示画面
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三次手动 旋转矩阵
无论是舵机带动物体旋转还是手动使物体旋转，两者都会给物体一个角度变化，都有相应的旋转矩阵。因此可以在两次人为的旋转中，确定旋转的角度，也可确定旋转矩阵，即可得到一个点云，无须人工调整三个点云将其重合。
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文件操作