三维激光扫描分类及工作操作规范

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三维激光扫描技术

三维激光扫描技术

三维激光扫描技术的应用
➢ 体积的计算: 矿山、油罐、 土石方,是三 维激光扫描最 强的领域,以 海量的真值计 算体积,可以 动态实时的测 量并上传。
➢ 建立数字三维 城市:从测绘 的角度,建立 厘米级、真彩 色、真三维的 数字城市模型。
➢ 考古文物保 护:考古挖 掘现场记录、 文物数字化 模型描效率高 直接获得数字信息 非接触性 使用简单方便
什么叫三维重建
三维激光扫描仪则是对确定目标的整体或局 部进行完整的三维坐标据测量, 进而得到完 整的、全面的、连续的、关联的全景点坐标 数据,这些密集而连续的点数据也叫做点云。 这也意味着三维激光扫描技术可以真实描述 目标的整体结构及形态特性,并通过扫描测量 点云编织出的外皮来逼近目标的完整原形及 矢量化数据结构,这里统称为目标的三维重建。
➢ 娱乐业:用于 电影产品的设 计,为电影演 员和场景进行 设计,3D游戏 的开发,虚拟 博物馆,虚拟 旅游指导,人 工成像,场景 虚拟,现场虚 拟。
在空间信息技术领域应用研究现状
三维激光扫描测量技术的发展为人们获取丰 富的空间信息提供了一种全新的技术手段。 激光扫描技术与惯性导航系统(INS)、全球 定位系统(GPS)、电荷耦合(CCD)等技术相 结合,在大范围数字高程模型(DTM)的高精 度实时获取、城市三维模型重建、局部区域 的地理信息获取等方面表现出强劲的优势, 成 为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。
三维激光扫描技术
(3D Laser Scanning Technology)
什么是三维激光扫描技术
三维激光扫描技术 3D Laser Scan Technology,又称“实景复制 技术”。它通过高速激光扫描测量的方法, 大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的 三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间 点位信息,快速建立物体的三维影像模型的 一种技术手段。

三维激光扫描仪的使用说明

三维激光扫描仪的使用说明

三维激光扫描仪的使⽤说明⽢肃启奥地理信息⼯程服务有限公司三维激光扫描仪使⽤规范⼆零⼀⼆年⼗⼆⽉三维激光扫描仪以其长距离,⾼精度,快速度数据扫描的特点,能在条件恶劣,⼈员⽆法抵达的环境⾥,完成了⼀系列⾼难度、⾼强度的测绘任务,发挥出了其独有的优势,给我们测绘带来前所未有的效益。

在使⽤RIEGL VZ-1000近⼀年半的时间⾥,我们也总结了很多经验,我将此仪器的常规操作做⼀简要总结,作为基本的使⽤规范:⼀、外业基础⼯作1.配件及外业准备⼯作三维激光扫描仪外业测绘所需配件有:RIEGL VZ-1000主机、充电器、电瓶、电瓶充电器、数据线、电源线、笔记本电脑(电池,⿏标等)。

辅助设备:RTK1+1模式、仪器箱、内六⽅扳⼿、背包(仪器保护⼩棉袄)、⽊质脚架,简易脚架、记录本、觇板、反射贴⽚,卷尺等。

2.充电1)三维激光扫描仪⾃带电池直接可以充电,由于其⾃⾝的电池保护功能在电池电量没有完全⽤完的情况下,⾸先开机放电,让其正常耗电,电量⼩于10%以下,电量显⽰为红⾊,⽅可继续充电,否则⽆法充电。

充电时间保持8⼩时以上。

2)电瓶充电时,必须严格按照正负极标注进⾏接线,严禁违规操作。

接通电瓶充电器,绿灯亮后,在仪表盘上,电压设置12V,电流设置18A以上。

充电时间保持10⼩时以上。

3)其余设备(RTK、笔记本电脑、对讲机等)按正常标准充电,充分保证野外⼯作的顺利经⾏3.外业数据采集1)找到合适的仪器架设位置后,固定脚架,使其基本平整,将扫描仪固定到脚架上,拧紧连接螺旋。

先连接数据线(注意卡⼝,切记野蛮连接),如果需⽤电瓶供电,再连接电源线缆。

打开供电按钮,启动⼀起,同时启动电脑。

在距离扫描仪15⽶左右视野开阔的地⽅,固定简易脚架,设置反射贴⽚位置,并记录反射贴⽚⾼度,反射贴⽚正对扫描仪。

2)扫描仪开机后,仪器下⽅出现激光束投射到地⾯上,找准激光位置,做好标记,量取仪器⾼并记录(激光投射地⾯点到脚架基座的⾼度,单位m)。

三维扫描仪安全操作规程

三维扫描仪安全操作规程

三维扫描仪安全操作规程三维扫描仪是一种用于获取物体三维形状和颜色信息的设备,它在医疗、工业、文化遗产保护等领域得到广泛应用。

由于扫描仪的使用涉及到激光辐射和高电压电流等危险因素,因此在操作过程中需要遵守相应的安全规程以保证人员和设备的安全。

以下是三维扫描仪安全操作规程的内容。

1.现场布置规划1.1确保操作区域无杂物,并且地面平整,以防止操作人员因为摔倒或绊倒而受伤。

1.2要保证操作区域通风良好,以防止激光辐射和烟尘堆积。

1.3在操作区域设立明显的警示标志,以提醒他人不要进入该区域,并设立隔离带以限制人员的逗留。

2.设备操作规范2.1在启动三维扫描仪之前,要确保设备与电源正常连接,并检查设备是否有损坏或异物进入的情况。

2.2操作人员必须佩戴防护眼镜,以减少激光辐射对眼睛的伤害。

2.3操作人员必须穿戴合适的防护服,以防止激光辐射对皮肤造成伤害。

2.4操作人员必须熟悉设备的使用方法和各项功能,严禁未经培训的人员操作扫描仪。

2.5激光扫描仪具有辐射能力,因此在操作过程中需要避免将激光指向他人以防止伤害。

操作人员必须小心操作,确保激光束不会直接照射到他人身上。

2.6在扫描过程中,要保持设备周围干燥,以防止电气短路或设备损坏。

3.应急处理措施4.设备维护与保养4.1操作人员应定期清洁设备,确保设备的激光器、电源和传感器等部件的正常运作。

4.2设备的保养和维修应交由专业人员进行,操作人员不得私自拆卸或维修设备。

4.3定期对设备进行检查,确保设备的各项功能正常,并及时更换损坏的零部件。

总之,三维扫描仪安全操作规程是确保设备操作人员和设备安全的重要措施。

操作人员必须遵守相应的安全规定和操作流程,以确保工作环境的安全和设备的正常运行。

同时,操作人员还需具备相应的安全意识,定期进行培训和维护以提高安全意识和操作能力。

三维激光扫描分类及工作操作规范

三维激光扫描分类及工作操作规范

三维激光扫描分类及工作操作规范一、分类根据激光扫描设备的类型和应用领域,三维激光扫描可以分为以下几类:1.接触式扫描:使用机械测头或探针直接接触被测物体,进行点云数据采集。

2.无接触式扫描:利用激光器发射激光束,通过传感器记录物体表面的反射光,生成点云数据。

3.多方位扫描:利用多个扫描仪或激光头进行协同扫描,以提高扫描效率和准确性。

4.动态扫描:对于运动物体,可以采用高速摄像机拍摄快速运动过程中的物体姿态变化,再通过图像处理技术恢复三维形态。

为了保证三维激光扫描的效果和安全性,需要遵循以下操作规范:1.安装设备:根据厂家提供的操作手册,正确安装设备,保证设备的稳定性和垂直度。

2.准备工作:在进行扫描之前,需要清理被测物体表面,确保没有遮挡物,以减少扫描误差。

3.参数设置:根据被测物体的特点和要求,设置合适的扫描参数,包括扫描分辨率、扫描速度、扫描范围等。

4.扫描操作:在开始扫描之前,需要预先选择扫描路径和扫描区域,以保证全面且高效地获取物体数据。

5.预处理:对于扫描得到的原始点云数据,可以进行噪声去除、数据滤波等预处理操作,以提高数据质量和准确性。

6.数据合并:如果需要拼接多个扫描区域的数据,可以利用配准算法对原始数据进行配准和合并,生成完整的模型。

7.后处理:根据应用需要,对于点云数据可以进行模型重建、表面拟合、体积计算、特征提取等后处理操作,得到理想的三维模型。

8.数据存储与备份:将处理完的数据进行存储,并定期备份,以防止数据丢失和损坏。

9.作业环境:在进行扫描工作时,应确保作业环境光线充足,避免干扰激光扫描仪工作。

10.安全操作:在使用激光器时,注意防护眼睛,避免直接照射激光束,以免造成眼睛损伤。

以上是三维激光扫描的分类及工作操作规范。

在实际工作中,严格按照规范进行操作,不仅可以提高扫描的准确性和效率,还能保证人员的安全。

同时,根据具体应用领域的需求,可以针对性地进行操作规范的调整和补充。

三维激光扫描的技术标准

三维激光扫描的技术标准

三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种非常重要的数字化测量技术,它可以快速、精确地获取目标物体表面的三维形状信息,被广泛应用于工程设计、文物保护、医学影像等领域。

为了确保三维激光扫描技术在各个领域的应用具有一致的标准和质量,本标准对三维激光扫描技术的相关要求进行了规范,以指导从事相关工作的机构和人员,提高三维激光扫描技术的应用水平。

二、术语和定义1. 三维激光扫描(3D Laser Scanning):利用激光扫描装置快速获取目标物体表面的三维坐标信息的数字化测量技术。

2. 激光扫描装置(Laser Scanning Device):用于进行三维激光扫描的装置,包括激光器、扫描控制系统和接收器等部分。

3. 点云数据(Point Cloud Data):由三维激光扫描仪采集到的目标物体表面上成千上万个离散点的坐标信息。

4. STL文件格式:一种常用的表示三维对象表面的标准文件格式,通常用于三维打印和计算机辅助设计(CAD)等领域。

5. 精度(Accuracy):指三维激光扫描结果与实际测量值之间的偏差,通常以毫米或微米为单位来表示。

6. 分辨率(Resolution):指三维激光扫描仪单次扫描所能获取的数据点的密度,描述了点云数据的细节程度。

三、技术要求1. 设备选型- 选择合适的激光扫描装置,应考虑目标物体尺寸、表面材质、扫描精度和速度等因素,确保能够满足实际应用需求。

- 激光扫描装置应具备高精度、高分辨率和稳定的性能,同时具备适应不同环境光照条件的能力,以保证扫描效果的准确性和稳定性。

2. 测量流程- 在进行三维激光扫描测量时,应根据实际情况选择合适的扫描参数,包括激光功率、扫描速度、扫描分辨率等,以保证获得满足精度要求的点云数据。

- 在扫描过程中,应确保扫描装置与目标物体的稳定接触,并采取必要的防护措施,防止外界因素对扫描结果的影响。

- 对于复杂结构的目标物体,可以采用多次扫描并进行数据融合的方式,以获得更全面、更准确的三维信息。

三维激光扫描数字化采集规程

三维激光扫描数字化采集规程

三维激光扫描数字化采集规程概述三维激光扫描数字化采集是一种将实体物体转化为数字模型的先进技术。

通过使用激光扫描仪,可以快速、精确地获取物体的三维几何信息。

本规程旨在介绍三维激光扫描数字化采集的步骤和注意事项,以确保采集结果的准确性和可靠性。

一、准备工作在进行三维激光扫描数字化采集之前,需要进行以下准备工作:1. 确定采集范围:根据实际需要,确定要采集的物体范围,并进行相关测量工作,以确保采集结果的完整性。

2. 环境检查:检查采集环境是否适合进行激光扫描,如是否存在干扰物、光线情况等。

3. 仪器校准:对激光扫描仪进行校准,以确保测量结果的准确性和一致性。

二、采集步骤1. 设置扫描参数:根据实际情况设置扫描参数,包括扫描精度、扫描速度等。

2. 安装仪器:将激光扫描仪安装在合适的位置,并确保其稳定性和水平度。

3. 扫描控制:使用扫描软件对激光扫描仪进行控制,包括启动扫描、停止扫描等操作。

4. 扫描操作:按照设定的采集范围和参数,对物体进行扫描操作。

保持仪器和物体的相对位置和姿态稳定。

5. 多角度扫描:对于复杂的物体,可以进行多个角度的扫描,以获取更全面的几何信息。

6. 数据处理:对采集到的原始数据进行处理,包括数据校正、去噪、配准等操作,以提高数据的质量和准确性。

7. 数据融合:将多个扫描结果进行融合,以生成完整的三维模型。

三、注意事项在进行三维激光扫描数字化采集时,需要注意以下事项:1. 避免遮挡物:确保扫描仪能够完整地看到物体表面,避免遮挡物对扫描结果的影响。

2. 控制光线情况:尽量避免强光照射物体表面,以免影响扫描结果的质量。

3. 保持稳定:在扫描过程中,保持仪器和物体的相对位置和姿态稳定,以避免扫描误差。

4. 数据存储:及时备份和存储采集到的数据,以防止数据丢失或损坏。

5. 定期校准:定期对激光扫描仪进行校准,以确保测量结果的准确性和一致性。

四、应用领域三维激光扫描数字化采集技术在许多领域有着广泛的应用,包括但不限于:1. 工业制造:用于产品设计、质量控制和逆向工程等领域。

三维激光扫描仪都有哪些种类

顾名思义,扫描仪就是用来对物体进行扫描的工具,通过扫描我们可以得到物体的成像。

但是其他产品和工具一样,扫描仪的种类也是多样的,并且不同种类的扫描仪特点和优势也各不相同。

今天我们就一起来了解一下在扫描领域比较先进的三维激光扫描仪。

下面将从不同类型的三维激光扫描仪有哪些特点和优势给大家进行简单的介绍。

三维激光扫描仪按照扫描成像方式的不同,激光扫描仪可分为一维(单点)扫描仪、二维(线列)扫描仪和三维(面列)扫描仪。

而按照不同工作原理来分类,可分为脉冲测距法(亦称时间差测量法)和三角测量法。

1、脉冲测距法:激光扫描仪由激光发射体向物体在时间t1发送一束激光,由于物体表面可以反射激光,所以扫描仪的接收器会在时间t2接收到反射激光。

由光速c,时间t1,t2算出扫描仪与物体之间的距离d=(t2-t1)c/2。

脉冲测距式3D激光扫描仪,其测量精度受到扫描仪系统准确地量测时间的限制。

当用该方式测量近距离物体的时候,由于时间太短,就会产生很大误差。

所以该方法比较适合测量远距离物体,如地形扫描,但是不适合于近景扫描。

2、三角测距法:用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面,然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像,物体表面激光照射点的位置高度不同,所接受散射或反射光线的角度也不同,用CCD (图像传感器)光电探测器测出光斑像的位置,就可以计算出主光线的角度θ。

然后结合己知激光光源与CCD 之间的基线长度d,经由三角形几何关系推求扫描仪与物体之间的距L≈dtanθ。

手持激光扫描仪通过上述的三角形测距法建构出3D图形:通过手持式设备,对待测物发射出激光光点或线性激光。

以两个或两个以上的侦测器测量待测物的表面到手持激光产品的距离,通常还需要借助特定参考点-通常是具黏性、可反射的贴片-用来当作三维扫描仪在空间中定位及校准使用。

这些扫描仪获得的数据,会被导入电脑中,并由软件转换成3D模型。

3、三角测量法的特点:结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小(几十微米)、测量准确度高。

三维扫描仪操作规程

三维扫描仪操作规程1 适用范围三维扫描仪广泛用于模具设计,逆向工程,实体扫描和数据分析。

2 操作方法2.1 三维扫描仪使用方法。

2.1.1 使用人员必须经过培训考核以后才能上岗作业。

2.12 扫描仪由专人负责管理。

2.2 检查扫描仪部件是否齐全。

2.2.1 3D扫描仪、扫描仪支架、扫描仪校准球、数据通讯电缆及C-TRACK扫描系统。

2.2.2 数度校准棒7)笔记本电脑8)电源适配器9)4个反射把10)高清拍照像机11)坐标系系统12)1943高速数据通讯卡。

2.3 扫描设备连接2.3.1 将笔记本电脑连接好电源。

2.3.2 将C-TRACK与C-TRACK主机用数据通讯电缆连接好。

2.3.3 将笔记本电脑与C-TRACK扫描设备连接。

2.3.4 将C-TRACK连接电源,打开C-TRACK主机预热半小时。

2.4 校准棒与校准球校准2.4.1 双击VXELEMENTS进入扫描软件,单击菜单栏“配置-C-TRACK-校准”选项,首先要确认好C-TRACK的校准范围,然后单击开始。

2.4.2 在此过程中,根据提示来确保校准棒的方向还有高度跟距离,整个过程都根据电脑上显示的位置和方向做为引导,一定要确保校准棒白色点在红色点的范围之内,使之重合变绿,同样的方法来校准另外三个不同的方向,16个位置,然后单击“优化”,校准完成。

2.4.3 将校准球摆放在C-TRACK的正前方2m处,用高度在60mm的小平台摆放,确保校准球上面的5个点都在C-TRACK的接收范围之内。

2.4.4 单击菜单栏“配置-扫描仪-校准”选项,单击开始。

2.4.5 先来校准扫描仪与校准球之间的距离,方法是把扫描仪垂直于校准球,然后按住扫描仪上的开关,使十字激光在校准球的中心位置,缓慢垂直的移动接近校准球,直到电脑上全部显示为深绿色才完成第一步。

2.4.6 接下来会显示要校准角度,同样是要垂直于校准球,使十字激光在校准球的中心位置,但是距离校准球的位置要看电脑显示正好是在它的接受范围(左侧条状计量器说明扫描头与被扫描物距离的远近)显示为绿色之内才可以,等待球中心显示为深绿色以后,慢慢的转动扫描仪的角度,使球的45度位置也正好变为深绿色,同样有4个位置需要校准,完成后单击接收按钮。

三维激光扫描的技术标准

三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种通过激光束快速获取目标表面三维信息的技术手段。

随着科学技术的不断进步,三维激光扫描技术已经在工业、建筑、地质勘测、文物保护等领域得到了广泛的应用。

为了规范三维激光扫描技术的应用和发展,特制定本标准,以供相关领域的应用和管理。

二、术语与定义1. 三维激光扫描:使用激光束扫描目标物体表面,并通过记录激光束的反射信号来获取目标表面的三维数据的过程。

2. 点云数据:由多个激光测距点组成的三维空间坐标数据,表示了目标物体表面的形状和轮廓。

3. 扫描分辨率:指每单位长度内采集到的激光测距点数,通常以点数/平方米来表示。

4. 精度:三维激光扫描数据与实际目标表面的几何形状之间的偏差程度,通常以毫米或者百分比来表示。

5. 激光扫描装置:用于进行三维激光扫描的设备,通常包括激光发射器、接收器、控制系统等组成部分。

6. 反射率:目标表面对激光束的反射能力,通常用来描述不同材质表面对激光束的反射程度,常用百分比来表示。

三、技术规格1. 扫描分辨率要求- 在工业制造领域,扫描分辨率应不低于1000点/平方米,以保证获取到目标物体精细的表面纹理和几何特征。

- 在建筑测量领域,扫描分辨率应不低于500点/平方米,以满足建筑结构精确度的要求。

- 在文物保护领域,扫描分辨率应不低于2000点/平方米,以确保对文物细微形态和纹理的准确记录。

2. 精度要求- 在工程测量领域,扫描数据的精度应在±2毫米以内,以保证工程构件尺寸测量的精确度。

- 在地质勘测领域,扫描数据精度应在±5毫米以内,以满足地质构造的精确表达要求。

- 在医学领域,扫描数据精度应在±1毫米以内,用于医学影像的三维重建。

3. 反射率要求- 对于不同表面材质,激光扫描装置应具备自动调节激光功率的功能,以适应各种反射率的目标物体表面。

- 需要能够根据目标表面的不同反射率自动调节扫描参数,以保证扫描数据的完整性和准确性。

三维激光扫描的技术标准

三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种用于获取物体表面三维形状信息的先进技术,已被广泛应用于制造业、建筑业、文物保护、地质勘探等领域。

本标准的目的是为了规范三维激光扫描技术的应用和产品质量,促进该技术的进步与发展。

二、术语和定义2.1 三维激光扫描:利用激光束对物体进行扫描,通过采集激光点云数据来获取物体的三维形状和表面信息。

2.2 激光扫描仪:用于进行三维激光扫描的仪器设备,包括激光发射器、接收器、控制系统等部分。

2.3 点云数据:由激光扫描仪采集得到的一系列三维点坐标数据,用于表示物体表面的形状和结构。

2.4 多视角扫描:采用多个角度对同一物体进行激光扫描,以获取更全面的三维信息。

三、技术要求3.1 激光扫描仪应具备高精度和高速度的扫描能力,能够在较短时间内获取物体表面的大量点云数据。

3.2 激光扫描仪应具备优良的抗干扰能力,能够在复杂环境下稳定进行扫描,并保证数据的准确性和完整性。

3.3 点云数据应具备一定的密度和分辨率,能够准确地反映物体的细节和曲面特征。

3.4 扫描系统应支持多视角扫描功能,以满足对物体全方位、多角度的三维建模需求。

四、质量控制4.1 激光扫描仪应符合国家相关的技术标准和认证要求,保证其设计和制造质量达到规定标准。

4.2 点云数据应进行严格的质量评估和校正,排除误差点和采集漏洞,确保数据的准确性和可靠性。

4.3 在进行多视角扫描时,应采用合适的数据融合算法,确保各个视角的数据能够无缝衔接,形成完整的三维模型。

五、安全和环保要求5.1 激光扫描仪应符合国家相关的安全标准和规定,保证其在工作过程中不对操作人员和环境造成危害。

5.2 激光扫描仪在设计和制造过程中应考虑能耗和材料的可持续性,尽量减少对环境的影响。

六、技术应用三维激光扫描技术可以广泛应用于以下领域:6.1 制造业:用于产品设计、逆向工程、质量检测等领域。

6.2 建筑业:用于建筑结构测量、文物保护、室内设计等领域。

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三维激光扫描分类及工作操作规范Revised by Hanlin on 10 January 2021一、地面激光扫描系统1、概述地面激光扫描仪系统类似于传统测量中的全站仪,它由一个激光扫描仪和一个内置或外置的数码相机,以及软件控制系统组成。

二者的不同之处在于激光扫描仪采集的不是离散的单点三维坐标,而是一系列的“点云”数据。

这些点云数据可以直接用来进行三维建模,而数码相机的功能就是提供对应模型的纹理信息。

2、工作原理三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号,经物体表面漫反射后,沿几乎相同的路径反向传回到接收器,可以计算日标点P与扫描仪距离S,控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。

三维激光扫描测量一般为仪器自定义坐标系。

X轴在横向扫描面内,Y轴在横向扫描面内与X轴垂直,Z轴与横向扫描面垂直。

获得P的坐标。

进而转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或三维模型。

3、作业流程整个系统由地面三维激光扫描仪、数码相机、后处理软件、电源以及附属设备构成,它采用非接触式高速激光测量方式,获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据。

最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型,以多种不同的格式输出,满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要。

(1)、数据获取利用软件平台控制三维激光扫描仪对特定的实体和反射参照点进行扫描,尽可能多的获取实体相关信息。

三维激光扫描仪最终获取的是空间实体的几何位置信息,点云的发射密度值,以及内置或外置相机获取的影像信息。

这些原始数据一并存储在特定的工程文件中。

其中选择的反射参照点都具有高反射特性,它的布设可以根据不同的应用目的和需要选择不同的数量和型号,通常两幅重叠扫描中应有四到五个反射参照点。

(2)、数据处理1)数据预处理数据获取完毕之后的第一步就是对获取的点云数据和影像数据进行预处理,应用过滤算法剔除原始点云中的错误点和含有粗差的点。

对点云数据进行识别分类,对扫描获取的图像进行几何纠正。

2)数据拼接匹配一个完整的实体用一幅扫描往往是不能完整的反映实体信息的,这需要我们在不同的位置对它进行多幅扫描,这样就会引起多幅扫描结果之间的拼接匹配问题。

在扫描过程中,扫描仪的方向和位置都是随机、未知的,要实现两幅或多幅扫描的拼接,常规方法式是利用选择公共参照点的办法来实现这个过程。

这个过程也叫作间接的地理参照。

选取特定的反射参照目标当作地面控制点,利用它的高对比度特性实现扫描影像的定位以及扫描和影像之间的匹配。

扫描的同时,采用传统手段,如全站仪测量,获得每幅扫描中控制点的坐标和方位,再进行坐标转换,计算就可以获得了实体点云数据在统一的绝对坐标系中的坐标。

这一系列工作包含着人工参与和计算机的自动处理,是半自动化完成的。

(3)、建模1)算法选择在数据处理完成后,接下来的工作就是对实体进行建模,而建模的首要工作是数学算法的选择。

这是一个几何图形反演的过程,算法选择的恰当与否决定最终模型的精度和和数据表达的正确性。

2)模型建立和纹理镶嵌选择了合适的算法,可以通过计算机直接对实体进行自动建模。

点云数据保证了表面模型的数据(DSM),而影像数据保证了边缘(Edges)和角落(Comer)的信息完整和准确。

通过自动化的软件平台,用获取的点云强度信息和相机获取的影像信息对模型进行纹理细节的描述。

3)数据的输出与评价基于不同的应用目的,可以把数据输出为不同的形式,直接为空间数据库或工程应用提供数据源。

然而数据的精度和质量如何呢,能否满足各种应用的要求对结果进行综合的评估分析仍是很重要的一步,评估的模型和评价标准要根据不同的应用目的来确定。

4、特点(1)可以在较短的时间内获取关于目标对象的高精度、高密度点云数据(2)自动化(3)非接触测量,夜间测量(4)数据信息丰富(三维坐标、强度信息、色彩信息)(5)数据量大,设备贵,作业员要求高5、应用(1)地面景观形体测量:地面景观形体测量可为三维数字化设计、三位测量及逆向工程、快速模具制造等相关技术提供服务,能够快速、高精度地完成复杂的古建筑测量、大型景观三维数字设计与模版制作。

(2)复杂工业设备的测量与建模:利用激光扫描仪分段扫描,获得各站上复杂工业设备的三维点云数据,再将不同站上的点云数据通过数据预处理以及粗差剔除、利用公共点进行拼接、合并和应用响应的软件就可以生成这些复杂工业设备的模型,为设备的制造和工厂规划提供可视化的三维模型参考,极大的提高了工作效率。

(3)建筑与文物的保护:工作流程基本同(2),这样做成的电子文献,易于保存,能详细了解表面,随时方便地得到等值线、截面、剖面等。

当建筑和文物遭到破坏后能及时准确而有效的提供修复和恢复数据。

(4)城市三维可视化模型的建立:在街道上对建筑物的内外进行三维激光扫描,扫描的点云数据经过数据处理,运用数据滤波和分类算法获得地面高程数据以及地物数据。

也适用于GIS数据库更新,旅游向导和虚拟现实制作等。

(5)带状地形测图测量和矿山测量:(6)森林和农业资源调查:应用激光扫描仪对森林里的树木进行扫描,可以非常准确的了解某时刻的森林现状。

不同时间测量结果比较还能了解森林动态变化。

(7)变形监测:以均匀的精度高密度地测量,测量的数据可以获得更多的信息,特别是局部详细变形信息。

二、车载激光扫描系统1、概述车载激光扫描系统是集成了激光扫描仪,CCD相机以及数字彩色相机的数据采集和记录系统,GPS接收机,基于车载平台,由激光扫描仪和摄影测量获得原始数据作为三维建模的数据源。

2、作业流程(1)数据采集首先,利用GPS对载车进行定位,获得准确的测量原点大地坐标。

再利用GPS和IMU 对载车测绘基准的姿态进行测量,得到大地坐标系下三维激光扫描仪的高低角、偏航角以及滚动角。

然后,利用三维激光扫描仪对测绘点进行逐点测量,得到测绘点相对于测绘基准的方向角、高低角以及距离。

通过坐标换算的到测绘点的大地坐标。

目标属性等信息通过CCD相机同步采集的照片进行辨识。

(2)数据处理高速视频摄像机的图像信息不参与三维真实场景建模,主要用于测量场景记录。

在后续数据处理中,通过对高精度定位定向系统各传感器测量信息的处理得到车辆行驶的准确路线和姿态;通过对激光扫描仪的点云数据进行点、线、面特征的提取可确定测量物体的三维几何形状;利用高精度定位定向系统输出的位置和姿态信息、从点云数据中提取测量物体三维几何形状及从面线阵CCD相机测量信息中提取的线性特征和纹理数据,实现二三维真实场景建模。

目前常见的三维数据采集系统中,使用的都是面阵相机进行纹理信息采集。

数据处理包括数据预处、数据滤波、数据分类和建筑物特征提取。

1)数据预处理目的就是将车载激光扫描乐统采集的GPS数据、三维激光扫描仪数据等联合解算得到数据后处理所用的点云数据。

2)数据滤波主要是去除测量噪声和提取地面点,得到后续处理所需要的原始数据。

3)数据分类以自动化和人工交互相结合的形式实现,目的是将滤波后的激光扫描数据区分为地面点和其他不同种类的地物点。

4)建筑物特征提取从分类后的数据巾提取建筑物数据,从中提取建筑物特征。

3、特点1)该系统借助于搭载在运动载体上的传感器并辅之以导航定位系统进行载体的绝对位置获取通过建立相对位置传感器和绝对位置传感器统一的时间基准和空间基准完成数据的融合,既满足建模的高效、精细,又满足测量的高精度。

2)数据信息丰富。

获取的点数据包含物体表面精细的数据信息,每个点均带有三维坐标信息和回光强度值,真实地展现了物体的原貌,可以有效解决形状复杂物体的建模问题。

3)在城市人口、建筑密集区,无地面控制点的情况下,可以实时、动态、快速地采集目标地物的三维信息。

4)与机载系统相比,获取数据为三维空间物体立面的几何信息,距离物体较近,数据精度也相对提高,节约了成本。

4、应用:(1)公路测量,维护和勘察,公路检测,公路几何模型(2)道路设施(3)电力设施•(4)测绘工程领域:铁路测绘,河道测绘(5)结构分析(立交桥)(6)淹水评估分析•(7)在GIS系统中的叠加分析•(8)滑坡变形测量与危害分析,滑石和流水分析(9)交通流量分析,安全评估和环境污染评估•(10)土石方量分析•(11)驾驶视野和安全分析•(12)城市建模(13)海事、军事、勘测等三、机载三维激光扫描系统•1、概述机载三维扫描系统是一种集激光扫描仪(Scanner)、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)以及高分辨率数码相机等技术于一身的光机电一体化集成系统,用于获得激光点云数据并生成精确的数字高程模型(DEM)、DSM(数字表面模型),同时获取物体DOM (数字正射影像)信息,通过对激光点云数据的处理,DSM、DOM可得到真实的三维场景图。

它将三维激光扫描仪和航空数码摄像机装载在飞机上,利用激光测距原理和航空摄影测量原理,快速获取地球表面坐标数据和影像数据。

2、作业流程(一)数据获取(1).在航飞前要制订飞行计划。

航飞计划应包括航带划分,确定飞行高度、速度、激光脉冲频率、航带宽度、激光反射镜转动速度、数码相机方位元素及定位、相机拍摄时间间隔等,并将各航带的首尾坐标及其他导航坐标输入导航计算机内,在飞行导航控制软件的辅助下进行飞行作业。

(2).安置GPS接收机。

为保证飞机飞行各时刻的三维坐标数据的精度,需要在地面沿航线布设一定数量的GPS基准站,同时将GPS流动站安置在飞机上。

(3).激光扫描测量。

预先设置好扫描镜的摆动方向和摆动角度,当飞机飞行时,红外激光发生器向扫描镜上不停地发射激光,通过飞机的运动和扫描镜的运动反射,使激光束打到地面并覆盖测区,当激光束到达地面或遇到其它障碍物时被反射回来,被一光电接收感应器接收并将其转换成电信号。

根据激光发射至接收的时间间隔即可精确测出传感器至地面的距离。

(4).惯性测量。

当飞机飞行时,惯性测量装置同时也将飞机的飞行姿态测出来,并和激光的有关数据、扫描镜的扫描角度一起记录在磁带上。

(5).数码相机拍摄。

利用数码相机进行拍摄时,需要对其拍摄时间间隔和拍摄位置进行控制。

通常是用GPS系统进行时间和位置控制。

(6).数据传输。

航飞数据采集结束后,将所有的激光扫描测量数据、数码影像数据、GPS数据及惯性测量数据都传输到计算机中,为后续数据处理作准备。

(二)内业数据处理机载激光扫描仪原始数据经过预处理阶段,生成数字表面模型DSM,再经过数据的过滤和特征提取,得到与建模相关的地形和地物等信息,才可供后续的应用。

(1)原始飞行数据。

机载GPS与地面基站GPS的空间位置数据、惯性导航系统数据、激光扫描数据、激光反射强度信息以及回波数据、原始数码影像。

(2)航线重构。

航线重构为后期的航带拼接,接边检查提供了数据支持。

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