精编制作三维激光扫描技术与应用实例PPT课件

1、College of Surveying And Geo Informatics 维维激激光光扫扫描描技技术术与与应应用用实实例例三三 吴旭祥 College of Surveying And Geo Informatics 随着科技不断发展 测绘 技术不断更新 地形测量的方法由传统 的平板白纸测图 经纬仪测图 等 发展到现在的全站仪 GPS实时 动态 定位 RTK 数字摄影测量等 近几年 地形测量一体化技术飞 速发展 测量领域的高精度仪器越来越多 三维激光扫描仪就是其中 的一种 它的发展更推动了地形测量向高科技立体图形的发展 传统传统 地形测测量 平板白纸测图纸测图 经纬仪测图经纬仪测图 现现今地形测测量 全站仪测图仪测图 GPS RTK测图测图 数字摄摄影测测量 地形测测量一体化 三维维激光扫扫描 数字测图技术的发展 College of Surveying And Geo Informatics 三维激光扫描技术的概念 三维激光扫描仪 3D laser scanner 通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器 三维激光扫描技术 3D Laser Scannin

2、g Technology 三维激光扫描技术 是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维数据 对获取的数据进行处理 计算 分析 进而利用处理后的数据从事后续工作的综 合技术 三维激光扫描技术又称为 实景复制技术 它不同于单纯的测绘技术 主要面向高精度逆向工程的三维建模与重构 College of Surveying And Geo Informatics 采用非接触目标的方法 无需反射棱镜 对扫 面目标物体不需 进行任何表面处理 直接采集物体表面的三维数据 所采集的 数据完全真实可靠 非接触测量 采样点数据远远 高于传统测 量的采样点数据 脉冲式激光扫描 方法的采样点数可达到数千点 秒 而相位式的激光测量更可高达 数十万点 秒 数据采样率高 三维激光扫描技术可以不受扫描环境的影响主动发 射激光 通过 自身发射的激光的回波信息来解得目标物表面点的三维坐标信 息 主动发 射扫描光源 三维激光扫描可以快速的获取高精度 高分辨率的海量的点位数 据 就可以高效率的获取目标物表面点的三维坐标 从而达到高分 辨率的目的 高分辨率 高精度 通过直接获取数字信号采集数据的 所以具有全数字特征 方便进 行后

3、期处理和输出 且它的后期处理软件与其他软件有很好的共 享性 数字化兼容性好 多学科融合 涉及现代电子 光学 机械 控制工程 图像处理 计算机视 觉 计算机图形学 软件工程等技术 是多种先进技术的集 成 三维激光扫描技术的特点 College of Surveying And Geo Informatics 传统工程测量中 对三维数据的获取主要有 RTK定位 皮尺量测 全站仪特征点采集 基于光学摄影测量原理的近景摄影测量 航空摄影测量等 采用三维激光扫描技术的方法 无需设置反射棱镜进行无接触测量 在人员难以企及的危险地段使用优势 明显 突破单点测量方式 以高密度 高分辨率获取扫描物体的海量点云数据 对目标描述细致 采样速率高 传统方法难以实现 三维激光扫描技术与传统测量技术的区别 College of Surveying And Geo Informatics B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F2

4、3 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 三维激光扫描仪可以获取高密度的观 测目标的表面海量数据 采样速率高 对目标的描述细致 三维激光扫描技术与传统测量技术的区别 College of Surveying And Geo Informatics 三维激光扫 描仪 按扫描平 台 机载激光 扫描系统 地面型激光 扫描系统 便携式激光 扫描系统 有效扫描 距离 短距离激光 扫描仪 中距离激光 扫描仪 长距离激光 扫描仪 航空激光 扫描仪 其最长

5、扫描距离不超过3m 适合用于小型模具的量测 不仅扫描速度快且精度较高 最长扫描距离小于30 m 多用于大型模具或室内空间的测量 扫描距离大于30m 主要应用于建筑物 矿山 大坝 大型土木工程等的测量 扫描距离大于1km 并且需要配备精确的导航定位系统 可用于大范围地形的扫描测量 三维激光扫描仪的分类 College of Surveying And Geo Informatics 1 生产厂家较少 三维激光扫描仪市场近乎垄断 2 新技术的前期应用伴随着高投入 3 三维激光扫描仪的使用单位较少 三维激光扫描仪作为测绘 界的最新技术和仪器 在国内的 应用还处 于起步阶段 有以下几个方面的问题 和发展趋势 越来越多的国内外测绘仪 器厂家开始涉足三维激光扫描仪的 研发生产工作 越来越多的生产施工单位开始熟悉并使用三 维激光扫描仪 仪器的价格会随之下降 仪器价格较昂贵 难以满足普通用户的需求 精度检测没有形成完整体系 硬件得到进一步改进 激光扫描仪有更高的测量精度 应用 精度会不断提高 各系统之间的融合性会逐步加强 工程应用技术标 准和规范还未出台 数据精度处理算法应用滞后 各品牌仪器的数据兼容

6、性差 数据处理方法较繁琐 点云数据的内业处 理相对繁琐 数据处理方法尚未完善 数据处理软件功能会不断加强 三维建模的方法会不断优化 三维激光扫描技术存在的问题与发展趋势 College of Surveying And Geo Informatics 三维激光扫描技术的组成核心是激光发射器 激光 反射镜 激光自适应聚焦控制单元 CCD技术 光 机电自动传感装置等 利用激光测距的原理 通过记录被测物体表面大 量的密集的点的三维坐标 反射率和纹理等信息 获取大量的点云数据 可快速复建出被测目标 的三维模型及线 面 体等各种图件数据 系统组成工作原理 三维激光扫描系统的组成和原理 College of Surveying And Geo Informatics 由激光器对被测目标发射一个光脉冲 然后接收系统接收目标反射回 来的光脉冲 通过测量光脉冲往返的时间来算出目标的距离 t 的测量 在确定时间起始点之间用 时钟脉冲填充计数 t 开 始 结 束 t N T 时钟 脉冲 测距方法 脉冲激光测距 三维激光扫描系统的组成和原理 College of Surveying And Geo Infor

7、matics 采用无线电波段的频率对激光束进行幅度调制并测定调制光往返一次 所产生的相位延迟 再根据调制光的波长 换算此相位延迟所代表的距离 即用间接方法测定出光经往返所需的时间 t 短距离 高精度 精度可达 毫米级级 三维激光扫描系统的组成和原理 测距方法 相位差测距 College of Surveying And Geo Informatics 测量过程中由投影装置把光栅图像投 影到被测物体表面 同时使用相机拍摄下经 被测物体表面调制而发生变形的光栅图像 然后通过对变 形的光栅图像进行处理 计算 出代表物体高度的相位信息 三维激光扫描系统的组成和原理 测距方法 结构光测距 College of Surveying And Geo Informatics 原理 参数 飞行时间 结构光 脉冲法相位差法 激光发射装置 固体激光器 红宝石 YAG 连续光源激发器 He Ne 连续光源激发器 He Ne 测量距离远近非常近 测量精度低高非常高 扫描速度慢快慢 三维激光扫描系统的组成和原理 测距方法 不同测距原理技术的对比 College of Surveying And Geo Infor

8、matics 准确度Accuracy 是指测得值与真实值之间相 符合的程度 精密度Precision 指在相同条件下N次重复测定 结果相符合的程度 鉴于不可能获得真实值 只能用更精密仪器的测量值作为近似真实值 且精确度与准确度之间有一定的相关性 故实际中用精确度Accuracy来衡量仪 器的测量性能 三维激光扫描系统的主要技术参数 主要技术参数 准确度与精密度 扫描仪提供的精度参数 点位精度 距离精度角精度 表面建模精度 标靶获取精度 College of Surveying And Geo Informatics 三维激光扫描系统的主要技术参数 主要技术参数 分辨率 扫描分辨率包含以下参数 光斑大小 点间距 距离分辨率 一般来说 分辨率越高 表面建模精度越高 重建得到的模型越精细 分辨率随测距原理 实测距离的变化而变化 距离越远光斑越大 距离越远点间距越大 College of Surveying And Geo Informatics 物理定义 单位时间内扫描物体的长度 厂商定义 单位时间内发射 接收 激光点数 受散射等原因 激光发射 接收装置发射N个激光点仅能接收到N 3 N 5

9、个点 三维激光扫描系统的主要技术参数 主要技术参数 扫描速度 主要技术参数 激光发射频率 激光发射频率 PRR Pulse Repetition Rate 激光脉冲的发射频率越高 在单位时间内所发射的激光点的数量越多 主要技术参数 激光发射频率 反射率 投射到物体上面被反射的激光能量与投射到物体上的总激光能量 之比 直接影响到激光 扫描仪的实际测距能力 College of Surveying And Geo Informatics 当PRR f 时 发射相邻两个激光点的间隔时间 则单位时间内可以发射的激光点数量N为 这与厂商的扫描速度定义相同 因此也有厂商将激光发射频率称作扫描速度 三维激光扫描系统的主要技术参数 PRR与单位时间发射点数N的关系 College of Surveying And Geo Informatics 当PRR f 时 发射相邻两个激光点的间隔时间 光速为C 则扫描仪理论最大扫描距离D为 频率越高 射程越近 这也是相位式扫描仪普遍射程偏近的原因 PRR与扫描距离 激光射程 的关系 三维激光扫描系统的主要技术参数 College of Surveying An

10、d Geo Informatics 扫描距离越远 分辨率越低 为了获取更精确的模型 就需要增加PRR以增加发射激光点数量 相应地也就增加了扫描时间 分辨率与表面建模精度有关与测量精度无关 厂商往往将之混为一谈 三维激光扫描系统的主要技术参数 扫描距离 激光射程 与精度的关系 扫描距离 激光射程 与分辨率的关系 精度与分辨率的关系 扫描距离越远 精度越低 College of Surveying And Geo Informatics 当反射率 扫描距离固定时 可以来衡量三者之间的关系 由于对于实际的待测物体 反射率与扫描距离总是固定点 对任何 品牌的扫描仪都是这样 而分辨率则由用户具体需求确定 也可认 为是固定值 因此 PRR越高的扫描仪 其扫描速度越快 这也是相位式扫描仪宣称速 度快的原因 分辨率越高 扫描速度越慢 PRR越高 扫描速度越快 PRR 分辨率与扫描速度的关系 三维激光扫描系统的主要技术参数 College of Surveying And Geo Informatics 三维激光扫描系统的主要应用领域 从应用领域上分 从用途上分 工厂数字化三维设计改造 数字城市 管道三

《精编制作三维激光扫描技术与应用实例PPT课件》由会员ahu****ng3分享，可在线阅读，更多相关《精编制作三维激光扫描技术与应用实例PPT课件》请在金锄头文库上搜索。