三维激光扫描分类及工作流程资料.pdfVIP

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