非接触性三维扫描测量数据的处理与研究
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。
非接触式3D测量技术
4.1 三维激光扫描技术
4.1.1 典型的基于面结构光三维测量系统的结构 典型的基于面结构光三维测量系统的结构简图如图4.1所示。此系统由一个数字光栅投
影装置和一个（或多个）CCD摄像机组成，测量时使用数字光栅投影装置向被测物体投射 一组光强呈正旋分布的光栅图像，并使用CCD摄像机同时拍摄经被测物体表面调制而变形 的光栅图像；然后利用拍摄得到的光栅图像，根据相位计算方法得到光栅图像的绝对相位 值；最后根据预先标定的系统参数或相位-高度映射关系从绝对相位值计算出被测物体表 面的三维点云数据。此系统涉及相位计算、系统参数标定和三维重建等多个关键技术[41]。
环境空气湿度：10%-90% 非液化（请尽量保持环境干燥）。
环境光线：应将本机器置于无频闪光源、弱光照的稳定光强环境。
工作环境：置于可稳定放置的环境中工作。通常将其与三脚架稳固连接，或者直接将
其置于工作平台上使用。
其他要求：工作时测量系统与样品的工作距应保持固定，直至扫描测量结束（周围无
震动源）。请勿敲击、碰撞本产品，运输时请将其置于工具箱中，轻拿轻放。 2、配置要求 电源：220V 交流电源 操作系统：Windows7 32位旗舰版或专业版（推荐） 电脑：台式电脑 处理器：英特尔Core i5 750 @ 2.67GHz 主板：微星P55-SD50 (MS-7586) 芯片组：英特尔Core Processor DMI - P55 Express 芯片组 内存：4 GB ( 金士顿DDR3 1333MHz ) 主硬盘：500 GB (西数WDC WD5000AAKS-00V1A0) 主显卡：512 MB (Nvidia GeForce GT 240) 显示器：19英寸宽屏（1440x900）液晶显示器
非接触式扫描(atos)技术介绍
On the produced STL-Data, whitch was digitized with ATOS, cutting lines will be directly computed.
Parts of the area will be directly milled with a CNC measurement machine, complete 1:1 models on the milling machine.
ATOS 系统扫描的数据，在TEBIS软件中可视化 数据对应
- 仿真需切深部位
汽车内板, Typ R 171 Quality Quality Control, KT /
B2
粗加工: 6小时加工时间
采用左右两个相机+光栅投影进行测量的优点: • 优化参考点的拼合精度 • 使用两个数码相机可以实时检查系统的测量精度，位移量、光线变化 • 方便调整和标定系统，一个扫描头可以根据需要调节到不同的测量范
围 • 精度高、低噪声点，硬件性能稳定 • 极高的分辨率：每个数码相机分别产生测量数据,另外支持高分辨率的
• 曲面重建: Icem Surf Alias Catia V5
特征线在设计中的应用
• 设计中使用特征线 – 表达轮廓的变化 – 简化曲面
• 表达设计意图 – 表达设计方案 – 在模型上表示多个设计方案
• 拼合 – 表示坐标位置 – 同 CAD档案进行坐标对齐
photo
坐椅 设计方案与特征线
• 用胶带表达另外的设计方案 • 一个点云反映两套设计方案
照相测量方法 用于测量参考点
• 自动处理相片 • 自动测量参考点三坐标值 • 可定义坐标系 • 可自动缩放
照相测量方法 用于测量参考点
非接触三维扫描测量数据的处理研究
（ ｓｔ ｅ ｆ ｕ ｍ ｔｅＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｗｕａ ｎ ｅ ｉ ｆ ｅｈｏ ｇ ， ｌｎ４０７ ， ｈ ａ Ｉ ｔ ｔ ｏ ｔ ｏｖ ｎｉ ｅ ｎ ， ｈｎＵ ｉ ｒ ｔｏ ｃｎｌ ｙ Ｗｕ ３０ ０ Ｃ ｉ ） ｎｉ Ａ ｏ ｉ ｕ ｎｉ ｖ ｓｙ Ｔ ｏ ｍ ｎ
据 的处理技 巧 ．
关
键
词： 三维扫描测量 ； 云 ； 点 噪声点剔除 ； 数据精简 ； 拼合对齐 ．
文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ １ ９４ ２０ ｝５ ０ ３ ３ １７ —０２ ｛０６ ０ —０３ —０
中图分 类号 ：Ｈ ２ Ｔ １２
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｏ ｎ－ｏ ｔ ｃｅ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅＰ ｏ ｅ ｓｎ ｆＮｏ — ｎ ａ ｔｄ Ｔｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｃ － Ｓ ａ ｎ ｎ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔＤａ ｃ ｎ ｉｇＭ ａ ｕ ｅ ｎ ｔ ａ
Ｍａ ０ ６ ｙ２ ０
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ． １２ ５
【 机械工程】
非 接 触 三 维 扫描 测 量 数 据 的处理 研 究
何耀华 ， 荣 辉
（ 武汉理 工大学 汽车 工程 学院 ， 武汉 ４ ０７ ） ３００
摘要 ： 讨论 了非接 触三维扫描测量数据处 理 中的噪声 点剔除 、 失真 点的查找 、 数据 精 简和 平滑处 理 以及点 云数据 的拼 合对齐等诸 多问题 ， 并通 过一个简单 的实例介 绍 了非接触 三维 扫描 测量 数
在工业 造型设计 中 ， 非接触三维扫描测量技
术的应用越来越广泛 ． 由于利用测试技术采集 的 数据十分密集 ， 因此常形象地将其称为点云… ． 点 云中往往不可避免地会带入许多影响曲线和曲面 重构的杂点和噪声点 ， 需在 曲面重构前 ， 对其进行 些必 要的处理 ， 噪声点 的剔除 ， 云拼合对 如 点 齐、 过滤 、 精简等 ２．
三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的实际应用与操作指南
三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的实际应用与操作指南I. 引言随着现代建筑的快速发展和城市化进程的加快，建筑物的安全性和稳定性成为首要问题。
任何建筑物都会遭受自然因素和外界环境的影响，这可能导致建筑物的形状和结构发生变化。
为了及时发现和解决潜在的问题，三维激光扫描技术应运而生。
本文将介绍三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的实际应用以及操作指南。
II. 三维激光扫描技术的原理与优势三维激光扫描技术是一种非接触式的测量方法，通过激光仪器扫描建筑物表面，以获取高精度的三维点云数据。
该技术具有以下优势：1. 高精度：三维激光扫描技术能够提供高精度的测量数据，误差通常在几毫米以内。
这使得监测和分析建筑物的变形变得更加准确和可靠。
2. 快速：相比传统的测量方法，三维激光扫描技术可以在较短的时间内完成扫描，大大提高了工作效率。
这对于大型建筑物的监测尤为重要。
3. 非接触式：三维激光扫描技术不需要直接接触建筑物表面，减少了对建筑物本身的干扰。
同时，该技术还可以在较远的距离上完成扫描，使得监测工作更加安全和便捷。
III. 三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的应用1. 建筑物裂缝监测：三维激光扫描技术可以实时监测建筑物表面的裂缝变化情况，帮助工程师识别并及时处理潜在的结构问题。
通过对扫描数据的分析，可以了解裂缝的变化趋势和扩展情况，为修复和维护工作提供依据。
2. 建筑物形变检测：通过三维激光扫描技术，可以对建筑物的形状和结构进行全面的监测。
该技术可以精确测量建筑物的各个关键点的坐标位置，包括楼板、墙体、柱子等。
通过对这些点的监测和比对，可以及时发现并定位建筑物的形变问题，为工程修复提供准确的信息。
3. 建筑物变形分析：三维激光扫描技术还可以将多次扫描的数据进行对比和分析，生成建筑物的形变图。
这些图像可以直观地显示出建筑物在时间上的演化过程，帮助工程师更好地了解建筑物的变形情况，并采取相应的措施。
IV. 三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的操作指南1. 设计扫描方案：在进行激光扫描前，需要根据具体的建筑物情况制定合理的扫描方案。
三维扫描 标记点 工作原理
三维扫描标记点工作原理三维扫描技术是一种通过激光或光学相机等设备对物体进行捕捉和重建的技术，可以用于工业设计、医学影像、文化遗产保护等领域。
而在进行三维扫描时，标记点的应用可以帮助提高扫描精度和数据重建的准确性。
本文将从三维扫描技术的基本原理和标记点的作用出发，详细探讨三维扫描与标记点的关系以及在工程测量中的重要性。
一、三维扫描技术的工作原理三维扫描技术是一种以激光或光学相机为主要设备的非接触性测量技术。
其工作原理主要包括点云采集、数据处理和重建三个步骤。
在进行扫描时，激光或光学相机会通过扫描测量对象的表面，记录下大量的点云数据，这些数据包含了物体表面每个点的位置和坐标信息。
然后通过数据处理和算法计算，将这些点云数据转化为物体的三维模型，从而实现对物体形状、尺寸和表面特征的快速测量和重建。
这种技术能够实现对物体外表面的高精度测量，适用于复杂曲面、结构、雕塑等形态的捕捉和分析。
二、标记点在三维扫描中的作用在三维扫描过程中，标记点是指在要扫描的物体表面上，事先设定的具有特定规律或者特征的点。
这些点可以是人工设定的，也可以是通过特定算法自动生成的。
标记点的作用在于帮助系统进行匹配和定位，提高扫描的准确性和重建的精度。
具体来说，标记点可以帮助扫描设备确定物体表面的位置和方向，辅助系统识别物体表面的特征，加快数据采集和处理的速度，并在物体形状复杂、对称性高的情况下提高数据匹配的准确性。
三、标记点在工程测量中的应用在工程测量领域，三维扫描技术结合标记点的应用有着广泛的应用前景。
三维扫描技术可以帮助工程师对复杂结构、零部件、产品进行形状和尺寸的快速测量和分析，提供了快捷、精确的测量手段。
标记点的应用可以帮助系统进行自动匹配和定位，有效解决了建模过程中数据漂移和配准的问题，提高了测量的准确性和重建的精度。
三维扫描技术还可以结合有限元分析等方法，对工程结构、零部件的健康状态和变形情况进行监测和评估，为工程结构的安全性和稳定性提供可靠的数据支持。
三维激光扫描技术及其工程应用研究
三维激光扫描技术及其工程应用研究三维激光扫描技术及其工程应用研究摘要：随着科技的不断发展，三维激光扫描技术在工程领域的应用越来越广泛。
本文从激光扫描技术的基本原理入手，详细阐述了其在工程应用中的优势与特点，并介绍了常见的三维激光扫描系统及其工作流程。
同时，针对不同工程领域的应用需求，探讨了三维激光扫描技术在建筑、制造和文化遗产保护等领域的具体应用案例。
最后，本文对三维激光扫描技术的未来发展进行了展望。
1. 引言三维激光扫描技术是一种通过高精度的激光系统获取物体表面坐标信息的技术。
它通过激光扫描仪对物体进行非接触式扫描，获取物体表面的点云数据，然后通过处理和分析，得出精确的三维模型。
三维激光扫描技术以其高精度、高效率和非破坏性等特点，被广泛应用于建筑、制造、文化遗产保护等领域。
2. 三维激光扫描技术的原理三维激光扫描技术主要通过激光扫描仪发射激光束，激光束照射到物体表面，然后被物体反射回来并被接收器接收。
接收器会测量激光束的时间和空间信息，并将其转化为坐标数据。
通过扫描仪的自动旋转或移动，可以获取物体表面的多个点云数据。
最后，通过对多个点云数据的处理与配准，构建出物体的三维模型。
3. 三维激光扫描技术的优势与特点与传统的测量技术相比，三维激光扫描技术具有许多优势。
首先，它能够快速获取物体的三维形状信息，大大提高了测量效率。
其次，三维激光扫描技术具有高精度的特点，能够获取物体微小尺寸的变化。
此外，由于采用非接触式扫描，该技术不会对物体造成损伤或变形，非常适用于对文化遗产等贵重物体的保护与研究。
4. 常见的三维激光扫描系统目前市场上常见的三维激光扫描系统主要包括激光测距仪、扫描仪和注册软件等。
激光测距仪用于测量激光束到物体的时间和空间信息，扫描仪则通过自动旋转或移动，获取物体表面的点云数据。
注册软件则用于对多个点云数据进行配准和处理。
5. 三维激光扫描技术在建筑领域的应用在建筑领域，三维激光扫描技术被广泛应用于建筑测量、建筑信息模型(BIM)的构建等方面。
三维扫描测绘技术的原理与应用
三维扫描测绘技术的原理与应用一、引言随着科技的不断进步和发展，三维扫描测绘技术逐渐成为科学研究、建筑设计、文物保护等领域中不可或缺的工具。
本文将深入探讨三维扫描测绘技术的原理与应用，并探讨该技术在不同行业中的潜在优势。
二、三维扫描测绘技术的原理三维扫描测绘技术是一种通过计算机控制和数字信号处理来获取目标物体数据的先进技术。
其基本原理是利用红外、激光或光学三角测量等原理对目标物体进行非接触式扫描，然后通过采集到的点云数据，运用相应的算法进行计算，最终生成三维模型。
具体过程包括以下几个步骤：1. 采集数据：通过扫描仪、摄像机或激光测距仪等设备，对目标物体进行扫描，记录物体表面上成千上万个点的三维坐标。
2. 数据处理：将采集到的点云数据导入计算机中，并利用计算机软件对其进行预处理，如去噪、滤波等，以提高数据的准确性和可视化效果。
3. 数据拟合：根据采集到的点云数据，运用拟合曲线和曲面的数学方法，将点云数据拟合成连续的曲线和曲面，以形成真实的三维模型。
4. 纹理贴图：通过对目标物体进行拍照或者纹理映射等方法，将真实的图像贴到三维模型上，使得模型更加逼真。
三、三维扫描测绘技术的应用1. 建筑设计与施工三维扫描测绘技术在建筑设计与施工中的应用广泛而深入。
通过对建筑物进行扫描，可以快速获取大量的数据，包括建筑物的形状、尺寸和结构等。
这些数据可以被用于建筑物的设计、模拟和可视化，从而提高施工效率和质量。
此外，三维扫描还可以用于检测和预测建筑物的结构安全性，为建筑物维护和修复提供科学依据。
2. 文物保护与修复文物保护与修复是一个必须极其仔细的过程，传统的方法缺乏对文物完整性的保护。
而三维扫描测绘技术能够帮助保护者和修复者对文物进行非侵入式的测量和分析，从而实现对文物的全面保护和修复。
通过三维扫描测绘，可以准确获取文物的三维形状和内部结构，为文物保护和修复提供可靠的数据支持。
3. 工业制造与质量控制在工业制造过程中，质量控制是一项至关重要的任务。
测绘技术中的激光扫描技术与数据处理方法
测绘技术中的激光扫描技术与数据处理方法一、引言随着科技的不断进步，激光扫描技术在测绘领域的应用越来越广泛。
激光扫描技术通过高频率的激光束扫描目标物体，并通过接收返回的反射信号来获取物体表面的几何信息。
本文将探讨激光扫描技术在测绘中的应用以及相关的数据处理方法。
二、激光扫描技术在测绘中的应用1.地形测量激光扫描技术可用于地形测量，通过扫描地面、建筑物等目标物体来获取其三维坐标信息。
利用激光扫描仪所获取的数据，可以快速高效地绘制出精确的地形图，并为城市规划、土地开发等提供可靠的数据支持。
2.建筑物立面的精确绘制激光扫描技术可以用于建筑物立面的绘制与测量。
传统的测绘方法通常需要人工进行，不仅费时费力，而且存在一定的误差。
而利用激光扫描技术，可以快速地获取建筑物立面的几何信息，保证测量结果的准确性。
3.文物保护与修复对于文物的保护与修复，精确的测量非常重要。
而传统的测量方法存在破坏性较大的缺点。
激光扫描技术可以在不接触目标物体的情况下，通过扫描获取其精确的三维模型，为文物的保护与修复提供了便利。
三、激光扫描数据的处理方法1.点云数据的处理激光扫描技术所获取的数据通常以点云的形式呈现。
点云数据包含大量的点，对于处理和分析来说是一个挑战。
处理点云数据的方法有很多，例如去噪处理、数据过滤、数据配准等。
去噪处理可以通过滑动窗口、曲面拟合等算法进行，以减少噪声的影响。
数据过滤则可以通过阈值或者统计方法进行，以排除异常值。
数据配准则是将多次扫描得到的点云数据进行对齐，以获得更完整的模型。
2.建模方法在处理完点云数据后，需要进行建模以得到更形象的目标物体。
建模方法有很多种，常见的有贝塞尔曲线和多项式拟合。
贝塞尔曲线是一种平滑的函数曲线，可以较好地表示物体的曲线形状。
多项式拟合则是通过寻找最合适的多项式函数来拟合数据点，从而得到较为准确的目标物体模型。
3.纹理贴图纹理贴图是将图像纹理精确地贴在建模后的三维模型上，使其更加逼真。
三维测量技术的方法及应用
三维测量技术的方法及应用一、引言三维测量技术是近年来在科学研究和工程实践中日益重要的一项技术。
它可以在不接触被测对象的情况下，通过非接触手段获取物体的三维形状和结构信息，对于工程设计、制造、检测等领域具有重要的应用价值。
本文将详细介绍三维测量技术的方法及应用，以帮助读者了解这一领域的最新进展和应用前景。
二、三维测量技术的分类根据不同的原理和方法，三维测量技术可以分为以下几类：2.1 光学测量技术光学测量技术是利用光线传播的特性来获取物体形状和结构信息的一种方法。
常见的光学测量技术包括激光扫描、光栅投影、相位测量等。
这些技术都能够实现高精度的三维测量，并广泛应用于制造业、航空航天等领域。
2.2 非接触式接触测量技术非接触式接触测量技术是利用电磁波、声波等非接触手段对物体进行测量的方法。
其中，雷达和超声波测量技术是常见的非接触式接触测量技术。
这些技术适用于测量较大尺寸、复杂形状的物体，广泛应用于建筑、地质勘探等领域。
2.3 接触测量技术接触测量技术是通过传感器与被测物体直接接触，通过测量传感器的位移、转角等信息获取物体的三维形状和结构信息的一种方法。
常见的接触测量技术包括坐标测量机、刚体测量等。
这些技术适用于测量较小尺寸、复杂形状的物体，广泛应用于汽车制造、机械加工等领域。
三、三维测量技术的应用三维测量技术在各个领域都有广泛的应用，下面将从工程设计、制造、检测等方面介绍三维测量技术的具体应用。
3.1 工程设计三维测量技术在工程设计中起到了重要的作用。
它可以对物体的三维形状和结构进行精确测量，为工程设计提供准确的数据基础。
通过三维测量技术，设计师可以更好地进行产品设计、装配设计等工作，提高设计效率和质量。
3.2 制造在制造过程中，三维测量技术可以用来检测产品的质量和尺寸是否符合要求。
它可以通过快速、精确地测量产品的几何参数，及时发现并解决制造过程中的问题，确保产品的质量和性能，提高制造效率。
3.3 检测在产品出厂前的检测工作中，三维测量技术也发挥着重要的作用。
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非接触三维扫描测量数据的处理研究
1 点云数据的处理
1.1 噪声点的剔除和失真点的查找.在非接触三维扫描测量过程中,受测量方式、被测量物体材料性质、外界干扰等因素的影响,不可避免地会产生误差很大的点(噪声点)和失真点(跳点).因此在数据处理的第一步,就应利用相关专用软件所提供的去噪声点功能除去那些误差大的噪声点和找出可能存在的失真点[3].失真点的查找需要一定的技巧和经验,下面介绍3种方法供大家参考:①直观检查法.通过图形显示终端,用肉眼直接将与截面数据点集偏离较大的点或存在于屏幕上的孤点剔除.这种方法适合于数据的初步检查,可从数据点集中筛选出一些比较大的异常点.②曲线检查法.通过截面的首末数据点,用最小二乘法拟合得到一条样条曲线,曲线的阶次可根据曲面截面的形状决定,通常为3~4阶,然后分别计算中间数据点pi到样条曲线的距离‖e‖,如果‖e‖大于等于[ε]([ε]为给定的允差),则认为pi是坏点,应予以剔除(见图1).③弦高差方法.连接检查点的前后2点,计算中间数据点pi到弦的距离‖e‖,如果‖e‖ [ε]([ε]为给定的允差),则认为pi是坏点,应予以剔除.这种方法适合于测量点均匀且较密集的场合,特别是在曲率变化较大的位置(见图2).
图1 曲线检查法剔除坏点
图2 弦高差方法
1.2 数据精简.非接触三维扫描测量的突出特点是点云十分密集,数据量极其庞大(在1m2的范围内有数十万个点).若将如此庞大的数据量直接用于曲面构建不仅需要巨大的计算机资源(普通微机可能无法胜任)和很长的计算时间,而且整个处理过程也将变得难以控制,更何况并非所有的测试数据对曲面的构建都有用.因此,有必要在保证一定精度的前提下,对测试数据进行精简.数据精简的原则是在扫描曲率较大的地方保持较多的数据点,在曲率变化较小的地方保持较少的数据点.不同类型的点云采用不同的精简方式.散乱点云可通过随机采样的方法来精简,而对于扫描线点云和多边形点云可采用等间距、倍率、等量及弦偏差等方法进行精减.此外均匀网格法与非均匀网格法也可用来精减点云数据.其中均匀网格法只需选取其中的某些点,无需改变点的位置,可以很好地保留原始数据,特别适合简单零件表面瑕点的快速剔除.由于均匀网格法没有考虑被测物体的表面形状特征,因此它不适合对形状复杂的重要工程部件测试数据的处理.与之相反,非均匀网格法可以根据被测工程部件外部形状特征的实际需要来确定网格的疏密,因此它可在保证后继曲面构建精度的前提下减少数据量,这在处理尺寸变化较大的自由形体方面显得十分有效.
1.3 数据的平滑处理.点云数据中的随机误差将影响到后续曲面的构建及生成三维实体模型的质量,因此在构建曲面之前需对点云数据进行平滑滤波处理.常用的平滑滤波处理有如下2种方式:①平均值滤波.取滤波窗口内各数据点的统计平均值来取代原始点,从而改变点云的位置,使点云平滑.假设相邻的3点分别为,x0,x1和x2,通过平均值滤波法平滑得到新点,x′1,x′1=(x0+x1+x2)/3,如图3所示,其中虚线所连点代表扫描测的点,直线所连的点代表平滑后的点.②高斯滤波.高斯滤波是一种在指定域内滤除高频噪声的滤波方法,其特点是在指定域内的权函数为高斯分布.由于高斯滤波的平均效果较小,因此它能较好地保持测试数据的原貌,是一种常用的滤波方法,如图4所示.
图3 平均值滤波法
图4 高斯滤波法
1.4 数据拼合对齐.为完成对整个实体模型的非接触三维扫描测量,需要对实体模型从各个视觉进行分块测量.由于在测量不同区域时,都是在测量位置对应的局部坐标系下进行的,因此多次测量所对应的局部坐标系并不一致,所以必须把各次测量对应的局部坐标系统一到同一坐标系,并消除相邻2次测量间的重叠部分,以得到被测物体表面的完整数据.这就需要将分块测量所得到的多片点云数据拼合在一起,即点云数据的拼合对齐,其处理方法有2种:一是通过专用的测量装置实现数据的拼合对齐,它要求设计一个自动工件移动转换平台,用来直接记录工件在测量过程的移动量和转动角度;二是用专门设计的计算机软件实现多片块点云数据的拼合对齐,从而实现原型的再构,这是现在非接触三维扫描测量最常用的多片块点云数据拼合对齐方法.分块测量得到的点云数据常可看作是一个刚体.数据对齐可以归结为三维刚体的坐标转换问题,即根据一些预先指定的最佳匹配规则,通过坐标变换,把部分重叠的两片点云最优地对齐.在工程中较常用的是基于3个基准点的对齐方法.由于3点可以确定一个平面,因此在测量时,可在不同视图中建立用于对齐的3个基准点,通过对齐这3个基准点,就能实现三维测量数据的多视点统一。