自定位手持式三维激光扫描仪精度测试与分析

三维激光扫描技术是一种高精度高效率的测绘新技术,在逆向工程、三维可视化、虚拟现实等领域被广泛使用。手持式三维激光扫描仪是三维激光扫描仪的一种,其便携性和高精度的特点使其在文物考古、医学等领域具有独特的优势。但在应用过程中,实际获取的扫描数据精度往往会受到仪器自身、扫描目标及外界环境的影响。本文对手持式三维激光扫描仪的误差来源进行了分类,并针对各个误差来源进行分析,然后以EXAscan手持式三维激光扫描仪为例,设计了相应的试验方案并对其精度进行了测试与分析。     

基于自旋式辅助平台的三维激光扫描方法

三维激光扫描仪能获取物体表面大量的三维坐标信息。但三维激光扫描仪价格昂贵,且需要多站扫描和点云拼接。本文设计自旋式辅助扫描平台,利用二维激光扫描仪对搭载在精密转台上的物体扫描获得物体表面的三维坐标信息,避免了多次搬站和点云数据拼接,在降低成本的同时提高了工作效率。试验发现,利用自旋式辅助平台扫描得到的物体三维模型准确度较高,误差在毫米级,精度稍逊色于传统的三维激光扫描仪,验证了利用自旋式辅助平台进行三维激光扫描的可行性。     

低成本三维激光扫描仪的设计与实现

三维激光扫描仪是目前三维空间信息获取中最先进的仪器,但商业三维激光扫描仪价格昂贵,限制了其广泛应用。本文利用二维激光扫描仪、角度编码器与精密转台设计了一款低成本中距离三维激光扫描仪,系统介绍了其扫描原理、硬件组成及软件实现,并对室内场景的扫描和平面特征识别进行了定性分析,还通过平面拟合与点位精度测试进行了定量分析,结果显示所得激光扫描点云数据质量较好。     

楚王陵激光点云三维重建

三维激光扫描仪因其非接触、速度快和全景式扫描的特点,能较完整、详细地获得文物古迹的形状、大小、颜色、纹理等信息,为以后的研究及修复提供更为完整的数据资料。利用三维激光扫描仪对徐州狮子山楚王陵墓道及周围建筑进行扫描,对激光点云进行三维重建,制作出完整模型及其线划图,研究得到利用激光点云制作三维模型的方法。     

地面三维激光扫描仪测量精度的评价分析

针对地面三维激光扫描仪用于城市轨道交通变形监测的精度评价，本文研究了三维激光扫描仪本身、外界环境和被扫描目标3个误差源，对三维激光扫描仪的测距和测角精度进行了评定，并通过试验分析了三维激光扫描技术用于轨道交通变形监测可行性。     

三维激光扫描仪若干问题的研究

针对国内现有文献在论述三维激光扫描仪时,大多偏于具体应用,缺乏对三维激光扫描技术的整体认识,本文重新梳理了三维激光扫描仪的发展历程,介绍了三维激光扫描仪中常用的三角测距法、相位测距法及脉冲测距法的基本测距原理,依据载体的不同,将三维激光扫描仪分为动态三维激光扫描仪、静态三维激光扫描仪及手持式三维激光扫描仪三类。为进一步发挥三维激光扫描仪的价值,需要根据不同种类的仪器,制定相应的检定规范,以确保仪器的精度满足被测对象的精度要求,在数据处理时,需要研制更好的软件,以解决测量数据中的多路径效应及数据黑洞问题。     

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。     

不同扫描方式对平面标靶拟合精度的影响

由于地面三维激光扫描仪扫描精度对扫描距离、扫描分辨率及扫描方向具有很强的依赖性,因此研究其与扫描距离、扫描分辨率及扫描方向的关系对实验分析及工程应用具有很重要的意义。本文利用Faro Focus 3 D激光扫描仪从不同距离、扫描分辨率、扫描方向对不同形状的平面标靶进行实验,研究不同的扫描方式对平面标靶拟合精度的影响,并进一步判断扫描仪是否存在较大的轴系误差,为后期的自检校提供依据。     

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。     

三维激光扫描测量天幕钢结构精度分析

本文通过使用三维激光扫描仪对天幕钢结构的立柱、横梁与行架进行扫描测量,建立点云模型,获取钢柱中心坐标,并与全站仪测量的结果进行比较,以确定三维激光扫描在工程上能够达到的测量精度,为三维激光扫描仪在钢结构工程竣工验收上的运用做准备.     

球形标靶的固定式扫描大点云自动定向方法

根据目前地面激光扫描数据获取速度快、数据量大、测量距离远、专用特殊材料制作的标靶识别距离近、点云定向数据处理相对滞后、自动化程度低、不能适应远距离地形测量的现状,提出了从大点云中(每站1亿点以上)自动探测远距离标靶的点云定向方法。该方法首先根据标靶控制点的工程测量坐标信息,搜索到标靶所在点云环,然后对各点云环进行扇形分区,快速探测标靶,获取标靶中心扫描坐标,最后平差计算扫描仪位置参数和姿态参数,实现点云坐标到工程测量坐标的转换。该方法在普通配置的计算机上得到实现,并成功用于远距离山区地形测量,其中定向标靶半径0.162m,标靶到扫描站距离在180~700m之间。     

三维激光扫描点云混合像素的自动识别方法

混合像素的存在会给点云后续处理与应用带来干扰,针对如何在原始扫描点云中自动识别混合像素的问题,从扫描仪的工作原理着手分析了混合像素的形成条件,结合扫描仪的内部光电转换机制与真实扫描数据论证混合像素的测距误差分布规律,据此设计混合像素的自动探测方法。利用真实原始扫描数据进行实验,结果证明,文中方法能够准确地识别出点云中的混合像素。     

高精度大幅面图纸分块扫描拼接技术研究

针对当前大幅面图纸分块扫描拼接中存在的问题,提出一种基于改正扫描仪误差的大幅图纸整体平差的拼接方法.该方法通过平移黑白相间的格网板建立扫描仪的误差模型,同时利用少量的控制点及连接点,然后通过整体平差来直接解求各扫描图像块的几何变换参数.实践证明这种方法具有拼接精度高、速度快以及可不限图幅大小等优点.     

集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的方法

针对标靶扫描、全站仪辅助等因素造成扫描作业过程的复杂繁琐,提出了集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的整体方案。采用网络RTK同轴同步测量扫描站坐标;两级拼接策略：地物点粗拼接与基于面搜索的ICP精确配准;采用测块四角或周边RTK点进行点云绝对定向;采用自主研发的点云测图平台进行地形测绘。通过几种典型地形的实验验证,该方案使得扫描作业效率提高了约5倍,与现行全野外数字测图方法比较,作业效率提高了约3倍。     

三维激光扫描技术在地形测绘中的应用

三维激光扫描技术突破了传统的逐点单独测量,实现了面域扫描数据采集。通过高速激光扫描测量,可快速获取被测对象表面的三维坐标数据,具有采集速度快、获取数据丰富等特点,且测量距离长、数据准确,不受大地水准面的精度制约。本文将三维激光扫描技术结合RTK技术,在测定扫描仪定位点和后视标靶定向点后,获得全景范围内连续的三维坐标,然后在视野范围外再设站扫描,使整个测区无漏洞,最终实现了地图生产。     

基于车载三维激光扫描的地形图数据采集的研究

文章从三维激光扫描仪在测量中的作用入手,重点介绍了三维激光扫描技术在国内的应用现状,并与传统数据采集方式进行了比较。结合应用实例将三维激光扫描技术应用于大比例尺地形图测量,运用这项技术进行外业数据采集,与传统全站仪数据采集进行了精度比较。结果表明了三维激光扫描技术方案能够克服传统测量方式缺点,保证测绘数据质量,能够提高作业效率。     

地面激光扫描多站点云整体定向平差模型

为了一次性解算多站地面扫描点云坐标转换参数,将各站点云坐标转换成工程测量指定坐标,提出基于光束法区域网平差的数学模型。以扫描站射向标靶中心的光束为单元建立平差方程,并将基于罗德里格矩阵的坐标转换方程作为平差的基础方程;单光束列立附有未知数的条件方程,公共标靶上相交的光束列立附有限制条件的方程。根据观测值选择的不同,可将数学模型分为六种。以“假设指定坐标无误差,扫描坐标为有误差的观测值”的数学模型进行多站点云定向实验,结果表明其外部符合精度达到厘米级,精度明显高于独立模型法;扫描坐标经转换后,能满足1:500地形图测量精度。     

GYROMAT 2000陀螺经纬仪定向程序探讨

本文对Gyromat 2000高精度自动陀螺经纬仪的定向程序进行了初步的探讨。首先介绍了自动陀螺仪定向的关键技术,如三点法和积分法观测原理,图解了步进测量的原理,这是分析定向程序的理论基础。接着对三个定向程序相关步骤的用时和精度进行了实测,并以测试结果为参照,对各定向程序进行了合理的猜测。本文的成果将对国产陀螺经纬仪的自动化进程起到一定的参考作用。     

经纬仪多基准尺联合标定技术研究

建立经纬仪测量系统的首要问题是进行经纬仪系统定向,经纬仪系统定向主要包括相对定向和绝对定向,其中绝对定向是确定经纬仪测量系统的尺度因子。在实际测量中,针对不同位置和姿态的基准尺对系统整体定向的精度影响较大以及多余观测少等问题,通过对多个位置和姿态的基准尺进行测量,增加约束条件,提高点位测量的精度,改善点位误差的空间分布特性。实验结果表明,文中方法能较好地提高系统的测量精度。     

三维激光扫描技术在土石方量测量中的应用

简要介绍三维激光扫描仪的工作原理,测量土石方量的基本步骤及土石方量计算的基本原理。结合四川省大邑县出江镇矿堆测量实例,计算出土石方量。结果表明,相对于传统测量方法,三维激光扫描技术更具优势。