地面三维激光扫描点云拼接影响因素分析

在地面三维激光扫描仪进行三维建模过程中,需要对不同测站的点云进行拼接。为了提高不同测站点云拼接精度,本文开展了球形标靶表面扫描点数量、标靶的分布和数量及扫描距离4个因素对三维激光扫描仪不同测站下点云拼接精度的影响研究。采用法如（FOCUS）三维激光扫描仪开展了不同扫描分辨率、不同标靶数量、不同标靶分布和不同距离下的点云拼接试验,并采用SENCE软件对点云进行了拼接精度分析。试验结果表明,选择两测站的标靶表面的扫描点数量大致相等,并将4个标靶作为连接点,且放置在不同高度不规则排列时,点云拼接的精度最优。     

扫描入射角对点云测量精度的影响

扫描仪在测量过程中的测量精度会受到各种误差因素的影响,本文主要研究激光束入射角对点云测量精度的影响。通过对不同入射角情况下的板砖和球形标靶组成的工装进行测量,分析不同的入射角对板砖平面拟合精度的影响及不同的扫描入射角拟合出的平面相对于球形标靶中心距离的变化,并对平面拟合标准差及球形标靶与平面之间距离变化的规律进行了分析。     

地面三维激光扫描仪距离测量精度试验研究

随着三维激光扫描技术的不断发展,对扫描精度的要求越来越高,仪器的测距性能是其扫描精度的重要因素之一。以徕卡C10三维激光扫描仪为研究对象,在对球形标靶中心识别精度试验的基础上,依据仪器的有效扫描范围选择10个距离进行试验研究。采用拓普康902A全站仪获取不同距离的数据,通过扫描仪对球形标靶扫描提取仪器中心到球形标靶中心的水平距离,分别计算出扫描仪测距的内外符合精度。研究结果表明：在150m距离范围内扫描仪的内符合精度相对稳定,在100m距离范围内扫描仪的外符合精度能够达到5mm以内。超出一定范围后随着距离的增加,内外符合精度逐渐下降。     

三维激光扫描测量内符合精度试验研究

研究了三维激光扫描测量系统对标靶的重复扫描测量精度,得出其内符合精度优于1 mm,精度并没有随着扫描距离的增加而降低。采用一种基于激光空间分布拓扑关系的方法来分别评价高程精度和平面位置精度,从数据统计来看,平面位置内符合精度较高。     

Trimble GX 3D激光扫描仪内符合精度的试验

本文研究了三维激光扫描测量系统对标靶的重复扫描测量精度,得出其内符合精度优于1mm,精度并没有随着扫描距离的增加而降低;采用一种基于激光空间分布拓扑关系来分别评价高程精度和平面位置精度的方法,从数据统计来看,平面位置内符合精度较高.     

Trimble GX 3D激光扫描仪内符合精度的试验

本文研究了三维激光扫描测量系统对标靶的重复扫描测量精度,得出其内符合精度优于1mm,精度并没有随着扫描距离的增加而降低;采用一种基于激光空间分布拓扑关系来分别评价高程精度和平面位置精度的方法,从数据统计来看,平面位置内符合精度较高。     

车载激光扫描系统的动态标定

针对常见的利用靶球对激光断面扫描仪标定的静态、繁琐、低精度、不具实时性,该文设计了一种平面反射片标靶,组合利用里程计与惯性测量单元(IMU)提供的定位和姿态参数,移动扫描获得隧道点云数据,根据反射片的高反射率,通过点集聚类算法与形态学滤波处理,获得标靶中心在扫描仪基准坐标系下的坐标,从而间接实现断面扫描仪的标定。IMU经过倾角掉头实验,完成倾角补偿,得到轨道面下的点云。最后利用隧道环片的设计距离,在隧道壁上布设设计的标靶对里程计进行校准,克服了里程计长距离误差累积的弊端。标定的结果验证了方案的可行性,可快速高精度的实现扫描仪的现场动态标定与里程补偿等,提高点云质量。     

地面激光扫描仪内符合精度试验分析

对三维激光扫描仪测量系统内符合精度进行了研究,通过对两组标靶点分别进行多次重复观测,然后以两个标靶点之间的测量距离作为判断标准。第1组在距离不同的情况下得出扫描仪内符合精度优于0. 6 mm,且100 m以内精度没有随着距离的增加而明显降低;第2组在测量角度不同的情况下得出扫描仪内符合精度在入射角大于30°时优于1 mm,15°左右时精度明显降低。     

简易平面标靶下的三维扫描与数据配准

为实现对物体表面三维信息的自动获取和多方位扫描结果的数据配准,提出了一种基于简易平面标靶的标定方法,并构建了相应的线激光三维扫描系统.首先,设计制作一个含有10个特征点的平面标靶,并利用平面标靶中的特征点对扫描系统进行姿态和位置标定;其次,利用平面标靶中的特征点计算其平面方程及平台平面方程;然后,在扫描时可以利用上述所得的平面方程求出激光平面方程,进而采用几何知识计算得到三维点云数据;最后,根据移动前后标靶图像上特征点信息计算出扫描系统的外部参数——平移旋转矩阵,从而可以实现多方位扫描数据的配准.试验结果表明,在距离45 cm处,几何投影变换求得的平面方程误差小于0.5％,每幅图像处理的时间小于60 ms,误差低于1.15 mm,基本满足三角测量的稳定可靠、精度高、成本低、比较适合现场标定等要求.     

点云密度对采动区路面建模精度的影响

三维激光扫描技术作为采动区公路变形监测技术的重要发展方向,其扫描过程中点云分辨率的设置,会对实际扫描时间、数据后处理工作量与公路DEM生成的精度产生显著影响。本文使用RigelVZ-1000三维激光扫描仪分析了采动区沥青路面测量的单点高程实测精度;其次分析了预设点云分辨率与点云建模精度、点云密度与激光入射角和测量距离之间的关系,以实测实验数据为基础,得到三维激光扫描仪应用于采动区路面测量的合理点云分辨率的设置,为实际测量工作与测量方案的设计提供依据。     

目标颜色和入射角对Trimble GX扫描点云精度的影响

介绍三维激光扫描仪的误差分类及近年来国外在目标反射特性对点云精度影响方面的研究进展,大量实验表明点云精度与目标表面反射特性存在较强关系。通过对纸质贴片点云分析得出如下结论:Trimble GX三维激光扫描仪所测点云标准偏差与反射激光亮度符合乘幂函数关系;目标颜色对该扫描仪测量精度有较大影响,白、绿、黄、蓝等颜色对绿色激光反射率较好;纸质贴片旋转一个较小角度可使扫描点云质量最优;纸质贴片反射特性服从朗伯余弦定律。     

三维激光扫描技术在城市地下空间测量中的应用研究

为验证三维激光扫描技术在城市地下空间测量中应用的可行性,本文在实验基础上,叙述其应用的过程、点云拼接的方法、工作效率,推证评定扫描精度的原理等。实验结果表明,扫描测图和全站仪测图比较,外业工作的时间前者是后者的1/3,内业成图时间后者是前者的3倍,前者的平面精度为2.6 cm,后者为4.6 cm,证明三维激光扫描技术不但可用于城市地下空间测量,而且具有较高的效率。     

三维激光扫描仪及其测量误差影响因素分析

回顾了近年来三维激光扫描技术及其测量误差方面的研究成果,将三维激光扫描技术分为径向三维激光扫描仪、相位干涉法扫描系统和三角法扫描系统三种类型.从仪器误差、与目标物体反射面有关的误差和外界环境条件影响三个方面,分析了三维激光扫描系统误差影响.     

利用三维激光扫描技术检测建筑物平整度及垂直度

利用地面三维激光扫描仪对某建筑物进行全自动高精度立体扫描，获得目标建筑物表面的三维空间点云信息，经过研究分析提出了一种根据点云提取建筑物中心轴线的方法，采用随机采样一致性算法（RANSAC）拟合直线，并采用整体最小二乘算法拟合平面。通过分析拟合平面及拟合直线的几何特征来检测建筑物的平整度和垂直度，实测数据分析结果表明，三维激光扫描技术在建筑物立面平整度及垂直度检测中具有较高的可行性和适用性。     

利用点云切片提取技术分析桥梁形变

三维激光扫描技术作为近年来发展迅速的测绘手段,在桥梁健康监测中,已经成为监测技术的重要组成部分。本文以武汉市某跨江大桥为例,首先采用Trimble SX10三维激光扫描仪对桥梁进行长期监测扫描,并对桥梁钢结构和桥墩的点云进行切片;然后在Trimble Business Center 和 Trimble RealWorks软件的帮助下对每期的扫描点云进行处理,提取桥拱断面点坐标并对桥墩切片点云进行最佳垂直圆柱体拟合,获取拟合平面中心点坐标;最后对比分析每期特征点平面坐标的偏差和三维偏移量。本文研究成果验证了三维激光扫描仪在桥梁变形监测中的可行性,丰富了桥梁监测数据的表现形式,可以为相关研究提供依据和参考。     

三维激光扫描仪平缓地形分区扫描方法研究

三维激光扫描仪对平缓地形扫描作业时,存在点密度不均匀、冗余数据多、有效扫描半径小等限制。为减少上述限制,提高作业效率,在深入分析三维激光扫描仪工作原理的基础上,提出分区扫描方法:根据到扫描仪中心距离的不同,将扫描范围分为若干环状区域,每个环状区域分别对应不同的竖直扫描夹角,各区域基于扫描点密度均衡的原则,设置不同的扫描参数。试验结果表明:竖直扫描角度分别为88°~89°、85°~88°、70°~85°、45°~70°的分区扫描方法为较理想的方法,与整体扫描方式相比,前者在作业效率、有效扫描半径等方面均有明显优势,数据点密度分布得到很大改善,利用效率明显提高。     

入射角对VZ-400激光点云测量精度的影响

地面三维激光扫描仪在实际测量工作中,因扫描目标过高,导致激光光束达到截止高度角大小。高入射角将导致激光光斑的变形,使得激光可能落在光班的任何一处,增加了不确定性,损失了点位精度。针对VZ-400扫描仪设计测量方案,通过曲线拟合得到入射角系数与d/h的函数,便于确定监测方案中的最佳扫描距离。     

地面3D激光扫描仪反射标靶中心求取方法研究

介绍了三维激光扫描测量的原理和误差来源,研究了Trimble GX 3D扫描仪配备的特质激光反射标靶中心点求取方法,实现了标靶中心点坐标的求取。     

三维激光扫描仪在测算矿方量中的应用

本文通过使用Riegl VZ-400型号的三维激光扫描仪对某矿堆进行了扫描,对扫描数据进行三维建模后测算矿堆的矿方量。采用GPS测量一定数量控制点的大地坐标与扫描仪测量的坐标进行比较来验证扫描数据的精度,得到平面坐标的差值绝对值最大为0.018m,而高程的差值绝对值最大为0.028m,实验结果表明三维激光扫描仪满足测算矿方量的精度。