实验一 三维激光扫描仪数据采集
3D激光扫描仪测量及数据处理
3D激光扫描仪测量及数据处理摘要：3D激光扫描技术是20世纪90年代新兴的一门测量技术，采用非接触式高速激光测量，以获取研究目标的三维坐标和数码照片的方式，快速高效的得到目标的三维立体信息，因此该技术有着广泛的应用。
另外，3D激光扫描技术的产生和发展是时代进步的体现，推动了许多行业的发展和进步。
同时，这项技术使测量技术领域在数据的提供上有了更高的精准度。
关键词：3D激光扫描仪；测量原理；数据处理随着信息科技的发展，三维模拟、实物重构、虚拟现实等理论的相继提出，人们对事物的认识已从平面二维空间，逐渐转向3D立体思维模式。
3D激光扫描仪的出现解决了这一实际问题，通过3D激光扫描技术，又称“实景复制技术”，以其非接触、扫描速度快、获取信息量大、精度高、实时性强、全自动化、复杂环境测量等优点，克服传统测量仪器的局限性，成为直接获取目标高精度三维数据，并实现三维可视化的重要手段。
它极大地降低了测量成本，节约时间，使用方便，而且应用范围广。
一、3D激光扫描仪测量原理3D激光扫描仪基于激光的单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，在注重测量速度和操作简便的同时，保证了测量的综合精度，其测量原理主要分为测距、测角、扫描、定向四方面。
1、测距原理。
激光测距作为激光扫描技术的关键组成部分，对于激光扫描的定位、获取空间三维信息具有十分重要的作用。
目前，测距方法主要有：三角法、脉冲法、相位法。
1)三角测距法。
三角法测距是借助三角形几何关系，求得扫描中心到扫描对象的距离。
激光发射点和CCD接收点位于长度位的高精度基线两端，并与目标反射点构成一个空间平面三角形。
如图1所示，图中，通过激光扫描仪角度传感器可得到发射、入射光线与基线的夹角分别为、，激光扫描仪的轴向自旋转角度，然后以激光发射点为坐标原点，基线方向为X轴正向，以平面内指向目标且垂直于X轴的方向线为Y轴建立测站坐标系。
通过计算可得目标点的三维坐标，然后结合P的三维坐标便可得被测目标的距离S。
《2024年三维激光扫描点云数据处理及应用技术》范文
《三维激光扫描点云数据处理及应用技术》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维激光扫描技术已成为众多领域中重要的数据获取手段。
通过高精度的激光扫描设备，可以快速、非接触地获取目标物体的三维点云数据。
这些数据具有高密度、高精度的特点，为后续的点云数据处理提供了基础。
本文将重点探讨三维激光扫描点云数据处理的关键技术及其在各领域的应用。
二、三维激光扫描点云数据处理技术1. 数据采集数据采集是三维激光扫描的第一步。
通过高精度的激光扫描设备，对目标物体进行全方位的扫描，获取大量的点云数据。
这一过程中，设备的选择、扫描距离、扫描角度等因素都会影响数据的精度和密度。
2. 数据预处理采集到的点云数据往往包含噪声、冗余数据等，需要进行预处理。
预处理包括数据滤波、去噪、补缺等操作，以提高数据的精度和完整性。
其中，滤波算法的选择对于去除噪声、平滑数据具有重要作用。
3. 数据配准与融合对于多个扫描区域的数据，需要进行配准与融合。
配准是指将不同扫描站的数据在空间上进行对齐，使它们能够拼接在一起形成一个完整的三维模型。
常用的配准方法有基于特征点的配准方法和基于ICP（迭代最近点）算法的配准方法等。
4. 三维模型构建通过配准与融合后的点云数据，可以构建出目标物体的三维模型。
这一过程需要采用专业的三维建模软件，将点云数据转换为三维模型。
此外，还可以通过纹理映射等技术，为模型添加真实的颜色和纹理信息。
三、三维激光扫描点云数据处理的应用技术1. 地质勘探与测量三维激光扫描技术在地质勘探与测量领域具有广泛应用。
通过扫描地形、地貌等目标，可以快速获取高精度的点云数据，为地质勘探、地形测量、地貌分析等提供重要依据。
2. 文物保护与考古在文物保护与考古领域，三维激光扫描技术可用于文物的数字化保护、考古遗址的复原等工作。
通过获取文物的三维点云数据，可以实现对文物的非接触式测量、形态分析等操作，为文物的保护和传承提供有力支持。
3. 建筑与土木工程在建筑与土木工程领域，三维激光扫描技术可用于建筑测量、变形监测、结构分析等方面。
工程测量新技术—三维激光扫描技术(工程测量)
扫描仪的内部有一个固定的空间直角坐标系统。当一个扫描站上不能 测量物体全部而需要在不同位置进行测量时，或者需要将扫描数据转 换到特定的工程坐标系中时，都要涉及坐标转换问题。为此，就需要 测量一定数量的公共点来计算坐标变换参数。为了保证转换精度，公 共点一般采用特制的球面（形）标志（也称球星标靶）和平面标志 （也称平面标靶），在变形监测时一般采用贴片固定在监测对象上。
野外扫描方案设计
• 3).大范围区域扫描方案设计。当扫描范围比较大，扫描站 数较多时，采用一种拼接方式可能会有较大的累积误差。 目前大范围区域点云数据拼接是研究的热点问题，直接影 响野外扫描方案的制定。
野外获取点云数据
• 1.扫描的基本步骤。 • 在项目实施过程中，野外获取点云数据是重要的组成部分，
获取完整符合精度要求的点云数据是后续建模与应用的基 础。扫描开始前要做好相关准备工作，主要包括仪器、人 员组织、交通、后勤保障、测量控制点布设等。
野外获取点云数据
• 一个侧站上扫描的基本步骤为： • a.仪器安置。对于集成度较高的扫描仪，仪器安置主要工作包括电源
（锂电池或者交流电源）、对中（在需要条件下）、整平，这些操作 需要的时间非常短。对于扫描控制与数据存储采用笔记本电脑的分体 式扫描仪，需要将各个部件连接完整，就需要一定的时间内，一般是 半小时以内。 • b.仪器参数设置。在确认仪器安置无误后，可以打开仪器电源开关， 一般开机可能需要几分钟时间。当开机完成后，可以进行扫描参数设 置，主要包括工程文件名，文件存储位置，扫描范围，分辨率，标靶 类型等。其中与精度相关参数设置要与项目设计相符。
➢ 制定扫描方案的主要过程：
• 1）明确项目任务要求。当扫描项目确定后，承包方技术负责人必须向项目发 包方全方位细致的了解项目的具体任务要求，这是制定项目技术设计的主要 依据。
三维扫描实验报告
三维扫描实验报告《三维扫描实验报告》在当今科技发展日新月异的时代，三维扫描技术已经成为了许多领域中不可或缺的工具。
三维扫描技术可以将物体或场景的几何形状和外观信息以数字化的方式记录下来，为设计、制造、文化遗产保护等领域提供了便利和支持。
在本次实验中，我们将对三维扫描技术进行深入研究和探讨。
首先，我们使用了激光扫描仪进行了一系列的实验。
激光扫描仪通过发射激光束并记录其在物体表面的反射情况，可以精确地获取物体表面的几何形状信息。
在实验中，我们选择了不同形状和材质的物体进行扫描，比较了激光扫描仪在不同条件下的表现。
通过实验数据的分析，我们发现激光扫描仪在捕捉复杂曲面和细节方面具有较高的精度和准确性。
其次，我们还使用了结构光扫描技术进行了实验。
结构光扫描技术通过投射编码的光斑到物体表面，并通过相机记录光斑的形状和位置，从而获取物体的几何信息。
在实验中，我们对比了不同的光源和相机参数对扫描结果的影响，并对结构光扫描技术的适用范围进行了探讨。
实验结果表明，结构光扫描技术在捕捉物体表面细节和纹理方面具有较好的表现。
最后，我们还对比了激光扫描和结构光扫描两种技术的优缺点，并探讨了它们在不同应用场景下的适用性。
通过实验的开展，我们对三维扫描技术有了更深入的理解，也为今后的研究和应用提供了有益的参考。
综上所述，本次实验对三维扫描技术进行了全面的研究和探讨，为进一步推动该技术在各个领域的应用提供了重要的实验数据和参考。
希望通过我们的努力，三维扫描技术能够在未来发展中发挥更大的作用，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
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。
工程中三维激光扫描仪实习报告
工程中三维激光扫描仪实习报告一、实习背景及目的随着科技的不断发展，测绘技术也在不断进步。
三维激光扫描仪作为一种新兴的测绘仪器，已经在众多领域得到广泛应用。
本次实习旨在让我深入了解并掌握三维激光扫描仪的操作技巧及其在工程中的应用，提高我的实际操作能力。
二、实习内容与过程1. 三维激光扫描仪的基本原理三维激光扫描仪是利用激光测量原理，通过扫描被测对象表面，获取大量空间点位信息，从而重建被测对象三维模型的设备。
其工作原理是通过激光发射器发射激光脉冲，经过被测对象表面反射后由接收器接收，计算出激光脉冲从发射到接收的时间，从而得到被测对象表面的空间位置。
2. 三维激光扫描仪的操作与使用在实习过程中，我学习了三维激光扫描仪的操作方法。
首先，要确保扫描仪与电脑正确连接，安装并启动相应的扫描软件。
然后，对扫描仪进行校准，以保证扫描数据的准确性。
在扫描过程中，要保证扫描仪与被测对象保持适当的距离和角度，以获得最佳的扫描效果。
扫描过程中，要遵循由远及近、由外及里的原则，确保扫描数据的完整性。
最后，通过软件处理扫描数据，生成三维模型。
3. 三维激光扫描仪在工程中的应用实习期间，我参与了工程项目中的三维激光扫描工作。
我们针对一个建筑群进行了全面扫描，获取了建筑物的三维模型。
通过三维激光扫描，我们能够精确地获取建筑物的尺寸、结构和形态，为后续的设计、施工和运维提供了重要依据。
此外，我们还对一些复杂的工程部位进行了扫描，如隧道、桥梁等，通过三维激光扫描，我们能够直观地了解这些部位的结构和状况，为工程的改进和维护提供了有力支持。
三、实习收获与体会通过本次实习，我对三维激光扫描仪有了更深入的了解，掌握了其基本操作方法，并在实际工程中得到了应用。
我认识到三维激光扫描技术在工程中的重要作用，它能够提高工程测量的精度和效率，为工程的设计、施工和运维提供有力支持。
同时，我也意识到三维激光扫描技术在不断发展，我需要不断学习和进步，以跟上科技的发展步伐。
简述地面三维激光扫描数据采集流程
简述地面三维激光扫描数据采集流程一、地面三维激光扫描的基本原理地面三维激光扫描是利用激光束对地面上的物体进行扫描，通过测量激光束从发射到接收经过的时间，计算出激光束在空间中的坐标位置，从而得到物体的三维坐标信息。
激光扫描仪通常由激光发射器、接收器、扫描镜等组成，其中激光发射器发射出的激光束被扫描镜反射，经过接收器接收并记录下激光束的时间和强度。
二、地面三维激光扫描数据采集流程地面三维激光扫描的数据采集流程通常包括数据准备、设备设置、扫描操作和数据处理等步骤。
1. 数据准备在进行地面三维激光扫描之前，需要准备好相关的数据，包括地面区域的范围、扫描任务的目的和要求等。
同时，还需要对扫描区域进行清理，清除障碍物和遮挡物，以保证扫描的准确性和完整性。
2. 设备设置将激光扫描仪放置在合适的位置，并与电脑或数据采集设备连接。
根据实际情况设置扫描仪的参数，如扫描分辨率、扫描速度、扫描角度等。
同时，还需校准扫描仪，确保扫描仪的准确性和稳定性。
3. 扫描操作启动激光扫描仪，开始进行扫描操作。
通常，扫描仪会自动水平和垂直扫描地面区域，并记录下每个扫描点的坐标位置和强度值。
扫描过程中需要保持扫描仪的稳定，避免震动和移动，以保证数据的准确性。
4. 数据处理扫描完成后，将采集到的数据导入到计算机或数据处理软件中进行处理。
首先，对原始数据进行滤波和去噪处理，去除不必要的干扰和噪声。
然后，根据扫描点的坐标位置和强度值，生成地面的三维模型或点云数据。
最后，对数据进行分析和处理，提取出需要的信息，如地形、建筑物、道路等。
三、总结地面三维激光扫描是一种高精度、高效率的数据采集方法，广泛应用于地理测绘、城市规划、建筑设计等领域。
通过本文的介绍，我们了解到了地面三维激光扫描的基本原理和数据采集流程。
希望本文能为读者对地面三维激光扫描有一个初步的了解，并对相关领域的应用提供帮助。
实验一 三维激光扫描仪数据采集
班级：测132 学号：2013123025 姓名：王秋瑾----------------------------------------------------------------------------------- 实验一三维激光扫描仪数据采集一、实验目的1．熟悉三维激光扫描仪结构与功能；2．掌握三维激光扫描仪作业模式；3．掌握三维激光扫描仪数据采集的方法。
二、实验时间与地点时间：2016年4月8日地点：测绘楼停车场三、实验的仪器与工具徕卡C10扫描仪一套，球形标靶4个。
四、实验内容（一）三维激光扫描仪主要部件（1）徕卡C10扫描文件仪（含电池）（2）三角架图4-1 徕卡C10扫描文件仪图4-2三角架（3）球形标靶4个(4)电池充电器2个图4-3 球形标靶图4-4 电池充电器（5）电源线1个，外接电缆1 个（6）内置扫描软件图4-5 电源线和外接电缆图4-6 内置扫描软件（二）三维激光扫描仪数据采集的方法（1）选取合适的扫描对象测绘132第三组选取汽车作为扫描对象（2）扫描仪安置在【主菜单】中点击【状态】图标（图4-7），在弹出的【状态菜单】中点击【整平&激光对中】图标（图4-8），调节脚螺旋使圆水准器气泡居中（图4-9），在弹出的【整平&激光对中】菜单中将扫描仪对中并整平（图4-10）。
图4-7主菜单图4-8状态菜单图4-9 圆水准器气泡居中图4-10对中整平菜单（3）新建工程文件在主菜单，点击【管理】图标，在弹出的【管理菜单】中点击【工程】图标（图4-11），在弹出的【工程】菜单中点击【新建】按钮来创建新的工程文件。
在【新建工程】菜单中输入名称：ch132,完成后点击回车按钮完成该项的输入(图4-12)，待所有的项目编辑完成之后点击【储存】按钮（图4-13）。
图4-11管理菜单图4-12新建工程输入面板图4-13新建工程菜单（4）设置测站点在建立新的工程文件后在主菜单，点击【扫描】图标，在弹出的【开始扫描】菜单中点击【新建站】按钮，由于是采用标靶测量，所以仪器自身设置测站号（5）目标物扫描在【主菜单】中点击【扫描】图标，在弹出的对话框中设置扫描参数信息，包括视场、分辨率、拍照控制、过滤器。
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班级：测132 学号：2013123025 姓名：王秋瑾
----------------------------------------------------------------------------------- 实验一三维激光扫描仪数据采集
一、实验目的
1．熟悉三维激光扫描仪结构与功能；
2．掌握三维激光扫描仪作业模式；
3．掌握三维激光扫描仪数据采集的方法。
二、实验时间与地点
时间：2016年4月8日
地点：测绘楼停车场
三、实验的仪器与工具
徕卡C10扫描仪一套，球形标靶4个。
四、实验内容
（一）三维激光扫描仪主要部件
（1）徕卡C10扫描文件仪（含电池）（2）三角架
图4-1 徕卡C10扫描文件仪图4-2三角架
（3）球形标靶4个(4)电池充电器2个
图4-3 球形标靶图4-4 电池充电器
（5）电源线1个，外接电缆1 个（6）内置扫描软件
图4-5 电源线和外接电缆图4-6 内置扫描软件
（二）三维激光扫描仪数据采集的方法
（1）选取合适的扫描对象
测绘132第三组选取汽车作为扫描对象
（2）扫描仪安置
在【主菜单】中点击【状态】图标（图4-7），在弹出的【状态菜单】中点击【整平&激光对中】图标（图4-8），调节脚螺旋使圆水准器气泡居中（图4-9），在弹出的【整平&激光对中】菜单中将扫描仪对中并整平（图4-10）。
图4-7主菜单图4-8状态菜单
图4-9 圆水准器气泡居中图4-10对中整平菜单
（3）新建工程文件
在主菜单，点击【管理】图标，在弹出的【管理菜单】中点击【工程】图标
（图4-11），在弹出的【工程】菜单中点击【新建】按钮来创建新的工程文件。
在【新建工程】菜单中输入名称：ch132,完成后点击回车按钮完成该项的输入(图
4-12)，待所有的项目编辑完成之后点击【储存】按钮（图4-13）。
图4-11管理菜单图4-12新建工程输入面板
图4-13新建工程菜单
（4）设置测站点
在建立新的工程文件后在主菜单，点击【扫描】图标，在弹出的【开始扫描】
菜单中点击【新建站】按钮，由于是采用标靶测量，所以仪器自身设置测站号
（5）目标物扫描
在【主菜单】中点击【扫描】图标，在弹出的对话框中设置扫描参数信息，包括视场、分辨率、拍照控制、过滤器。
1）视场设置。
在【视场】的【预设值】选项中选择Quick Scan”选项（图4-14）。
点击【窗扫描】按钮，在视频图像窗口中分别将十字丝移动至将要扫描对象的左
右两侧，退出视频窗口，记录下左右边界的数值（图4-与15图4-16）。
在【预
设值】选项中选择“用户自定义”模式，输入估计待扫描的角度值（图4-17）。
图4-14 Quick Scan界面
图4-15 左边界确定
图4-16 右边界确定图4-17 用户自定义界面
2）分辨率设置（图4-18）。
图4-18 分辨率设置
首先选择低分辨，点击【扫描】按钮进行预扫描。
扫描完成以后我们可以查看获得的点云数据，如果扫描范围不合适，则重新进行视场设置，当范围满足要求（图4-19）即可设置需要的分辨率后进行扫描（图4-20）。
图4-19预扫描结果
图4-20 高分辨率扫描图
3）扫描标靶
将要扫描的标靶放置好，然后编好号，选择菜单栏下面的标靶命令标靶，输入标靶号（图4-21），然后选择点选靶命令找到标靶（图4-22）进行扫描，得到符合要求的扫描结果（图4-23），然后点击储存，按照样的步骤扫描其他标靶
图4-21 设置标靶号图4-22 扫描标靶
图-23 标靶扫描结果
4）换站测量
到每一个新站，在同一个工程文件中，重复以上的步骤继续操作获取数据（注意：在移动标靶时，至少保证有三个标靶与上一个测站点的位置相同,扫描标靶时按照一定的顺序）
5）导出数据
到达实验室，打开仪器，准备导出数据，进入工作界面时，将U盘插入仪器，选择【工具】—【传输】（图4-24）选择要传输的工程，点击确定，则自动传。
（图4-25)
图4-24 传输数据图4-25 选择需要传输的工程
（5）测站与标靶分布
1）扫描对象（图4-26）和工作照片（图4-27）
图4-26 扫描对象
2）测站与标靶分布图
图4-28 测站与标靶分布图
五、实验心得
很幸运选上了三维激光扫描这门课，在以前的学习中我们所接触到的测量仪器都是很普通的水准仪、经纬仪，全站仪等，受地形天气等因素影响特别大，精度也很低，这些仪器工作的时候很费时间，当然也有他们的优点，而三维激光扫描仪突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，可以通过扫描到的点云数据获得每个点的坐标。
这次实验我们组选取得扫描对象是汽车，实验时间是中午，所以仪器屏幕看不清楚，拍的照片也不是很清楚，首先仪器的操作很简单，完全依靠内置软件来完成，在扫描之前首先要确定扫描的视场范围，通过预扫描确定扫描三维上下左右范围，这是采用低分辨率进行快速扫描，然后在新建工程进行高分辨率的扫描，在设置好一站时，扫描仪就会自动扫描，然后在迁站，我们扫描汽车设了三站，总共花了一个半小时，其实测量的过程很简单，比较复杂的是数据的出处理，通过本次实验我也收获了很多，做测量的人一定要有耐心，不能急躁，什么事都要考虑周到，由于我没有仔细看实验指导，导致我们组少了几张照片，希望自己能改正这个错误。