现如今社会的飞速发展,激光测量技术获得了很大的发展,也是现如今人们比较喜爱的一种测量方式,激光扫描主要以手持式扫描为主,不仅操作方便而且便捷,对一些特殊环境就体现出了手持激光扫描仪的绝对优势。主要体现在从刚开始的一维激光测距技术演变到二维测距在到如今三维测距方向发展且取得了较大的成果,随着工业的发展激光扫描也逐渐靠拢三维发展,面对这个大的市场发展也日新月异,近年来取得较大突破技术也已经成熟,华朗三维作为国内首家生产研发手持三维扫描仪扫描生产厂家有着丰富的三维扫描技术积累,也是广大客户的不二选择。
以下是对三维扫描技术的简单介绍
三维扫描技术以获取被测物体三维轮廓数据为目的,主要包括数据测量与数据后续处理。伴随着光电传感器件以及计算机技术的日趋成熟,三维测量技术得到了不断丰富和发展,越来越广泛的应用对该技术的发展也提出了更新的要求,同时催化了一些相关技术领域的发展,如摄像机标定技术,图像工程,数据补偿技术,颜色渲染技术,测量视角自动选择技术等等。
三维扫描技术是近几年才逐步发展和应用起来的一项新技术,三维扫描技术的出现,改变了已有的数据采集方式。面式数据采集替代传统的点式数据采集是测量技术发展史上的一次巨大变革。 数据采集的过程:扫描实施方案应该包括大地测量联测的方案、扫描站点的位置和扫描时的定向及定位方式、每个扫描站上扫描的目标和每个目标的扫描分辨率。实施方案中还要包括扫描的工作流程、供给方案、人员配备及扫描施工组织。
三维激光扫描测量的原理是光学测量原理:利用具有规则几何形状的激光源投影到被测表面上,形成的漫反射图像在安置于空间某一位置的图像传感器上成像,按照三角形原理,即可测出被测点的空间坐标。
在扫描工作实施前首先要到现场进行踏勘。踏勘过程中注意查看已有控制点的位置、保存情况和使用的可能性以及控制点联测的大概方案。根据扫描对象的空间分布、形态和扫描需要的精度以及分辨率确定扫描站点的位置。根据已有的大地测量条件和和扫描站点位置考虑扫描模型的拼接方式等,并绘制现场草图,对主要扫描对象拍照。
数据处理:
扫描得到的“点云”成果是包含点的三维坐标及颜色属性的点集合,而建筑测绘需要得到成果是由“线”、“面”组成的二维线画图。如何将三维点云转化成二维线画图便是点云的处理和应用的关键。三维点云转化成二维线画图有下述几个途径:一是直接量测点云模型上建筑的相关数据,按照传统古建筑测绘的方法绘制成图;二是截取点云的一部分形成点云“切片”,然后将“切片”导入相关软件经拟合后形成二维线画图;三是对建筑的某个面域制作相对于该面的正射投影“点云”图,对正射投影图匹配照片颜色信息后导入其他处理软件后进行“描摹”成二维线画图。除此之外,对于建筑组群需要制作连续正射影像图,对于特殊形体的建筑附属物可以通过等值线图来体现。
点云数据处理的完整过程包括点云数据预处理、实体模建立、数据结果的输出等步骤。
对三维点云数据进行预处理,一般需要对获取的原始数据进行再加工,检查数据的完整性及数据的一致性,进行数据格式的规范化、进行点云过滤等操作。由于扫描仪在现场使用中工作环境复杂,尤其在施工现场工作时,施工机的运动、人员走动、树木、建筑物遮挡、施工浮尘及扫描目标本身反射特性的不均匀等影响,将会造成扫描获取的点云数据的不稳定点和噪音点,
这些点的存在是扫描结果中所不期望得到的,在后期处理中对这些点云数据要进行去除,这个过程称为点云的过滤,点云的过滤是数据预处理的一个重要过程,对数据结果有重要影响。
一般来说三维扫描仪很难从一个方向扫描一次便可得到扫描目标的完整点云数据,反映一个扫描实体信息通常要由若干幅扫描才能完成,但每个扫描图幅都是以扫描仪位置为零点的局部坐标系,亦即每次经扫描而得到的点云数据的坐标系是独立和不关联的。但实际上每幅点云阵数据都是扫描场景的一部分,那么就有必要将这些点云数阵据转换到同一坐标系里,所以要对得到的点云数据进行拼接匹配。在点云数据的拼接过程中或者说三维数据在处理软件的操作中,势必进行一系列的三维变换,如平移、旋转和缩放等。为了把扫描结果以形象的表现形式表达出来,以任意角度观看点云的任意部分,其实质就是三维图形的变换和处理。一般而言,为实现两幅扫描图像的拼接的前提条件是,两幅扫描图像中应该有重合的部分,即前后两次扫描中目标物体应该有一部分都被扫描到,大致上所说的重叠部分应该占整个图像的20~30%,如果重叠部分所占的比例太小,则很难保证拼接的精度,所占比例太大,则会增加扫描次数和拼接的工作量。通常来说,如果初始的点云数据同名点重合操作理想,只需要较少的点云搜索计算工作便可以完成点云数据的精确拼接,否则需要大量的计算工作才可完成,同时叠加计算次数还取决于所设定的误差参考值。根据数据使用的需要,还可以对拼接完成的数据进行多层数据的合并、点云数据的去噪、删减、降低点云密度等操作。
精度分析:
影响激光测量精度的因素很多,可以从软件、硬件和环境因素来分,软件方面主要有物像对应关系标定、激光扫描线中心提取、被测物面表面特征、光学成像参数、光平面位置等因素,硬件方面主要有机械运动平台、CCD摄像机、激光器等,从硬件方面提高精度,一般会增加成本。环境因素就是指被测物体的扫描环境、扫描物体的自身因素(如被测物体是黑色、透明、反光的就需要做扫描前期处理不然扫描是无法进行或者扫描效果达不到理想状态)、还有就是外部光源条件等。