3维激光扫描仪的全站化实现方法

3维激光扫描仪扫描得到的是目标点的相对坐标,无法直接满足需要大地坐标的工程应用的要求,且不同扫描站间点云数据的拼接非常麻烦.对这些问题,让3维激光扫描仪如全站仪一样能够直接获得大地坐标是一种理想的解决办法.分析了3维激光扫描仪的工作原理,介绍了扫描仪的极坐标系和直角坐标系并推导了其转换关系;在扫描仪中引入旋转平台和平台坐标系,推导了平台坐标系与扫描坐标系及大地坐标系之间的转换模型.在此基础上将扫描坐标转化为大地坐标,实现3维激光扫描仪的全站化.     

建筑物立面激光点云的定位

车载式近景目标3维测量系统,采用激光扫描仪获取建筑物立面点云。激光点云仅具有扫描仪坐标系下的坐标,不便于其他数据融合进行3维建模。文中根据系统的特点和要求,通过建立相应的坐标系,利用已有或优化的坐标转换模型确定坐标系之间的坐标转换关系。依据基准点与载体平台GPS接收机之间同步观测数据将激光点云在扫描仪坐标系下的坐标经过多次坐标转换,得到基准点所在当地坐标系下的坐标。使系统实现了满足精度要求的建筑物立面激光点云的定位工作。     

建筑物立面激光点云的定位

车载式近景目标3维测量系统,采用激光扫描仪获取建筑物立面点云.激光点云仅具有扫描仪坐标系下的坐标,不便于其他数据融合进行3维建模.文中根据系统的特点和要求,通过建立相应的坐标系,利用已有或优化的坐标转换模型确定坐标系之间的坐标转换关系.依据基准点与载体平台GPS接收机之间同步观测数据将激光点云在扫描仪坐标系下的坐标经过多次坐标转换,得到基准点所在当地坐标系下的坐标.使系统实现了满足精度要求的建筑物立面激光点云的定位工作.     

3维激光扫描仪定向技术研究

针对3维激光扫描仪无法直接获得目标物表面点的大地坐标的缺点,将全站仪导线测量中的定向技术应用到3维激光扫描仪中;根据扫描技术特点,设计了定向标识;根据定向标识的扫描数据,设计了标识的识别算法,并应用最速下降法进行求解,实现了3维激光扫描仪的定向。     

手持式激光扫描仪瞬时位置姿态的一种反求方法

传统的激光扫描仪在不同测站进行扫描时,必须保持仪器稳定并测出不同测站间的坐标转换参数。提出一种基于目标点的自动配准算法,任一扫描瞬间首先利用激光扫描仪上的双相机对目标上的人工标志点进行立体测量,然后在已知控制点库中搜索出对应点,依据对应点进行最小二乘公共点坐标转换完成扫描仪定向,最后由双相机对投射到被测物表面的激光点云进行立体测量,直接获得统一坐标系下的点云数据。利用本方法可以实现扫描仪动态测量,测量方便灵活,适用更广泛的测量对象。     

顾及尺度转换参数的3维激光扫描数据配准方法研究

利用3维激光扫描仪对变形区域进行变形监测时,同期观测数据需要拼接到同一坐标系下,同时多期观测数据需要在同一外部坐标系下。在分析现有坐标系转换方法和3维激光扫描数据特点的基础上提出了参数优化法。利用参数优化法对三个以上公共点计算,求取转换参数,从而将观测数据转换到外部坐标系下。实验结果表明,该转换方法获取的数据精度有明显的提高,因此具有较高的实际应用价值。     

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。     

地面3维激光扫描仪测量精度试验与分析

地面3维激光扫描仪是一种可进行全自动高精度立体扫描的先进仪器。其特点是可大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的3维坐标数据,且所获取的数据具有实时、动态、高密度、高精度等优点。因而,激光扫描测量仪器的精度对工程应用的影响以及对3维点云模型的建立和精度影响至关重要。文章针对瑞格公司所生产的VZ400扫描仪在测量时,距离、入射角度、目标颜色几个因素对精度产生的影响进行研究。利用平面拟合的方法分析精度,得出了随着距离的增加,入射角的增大,会导致地面3维激光扫描仪测量精度降低的定性分析结论．     

基于地面激光扫描仪的地铁盾构区3维重建技术

采用地面激光扫描仪技术,分站式获取地铁盾构区间的3维点云数据,实现了盾构区间的3维模型重建。首先在盾构区间布设精密控制网,使用高精度全站仪和水准仪测量控制点的3维坐标;然后对盾构区间采用分段、自由设站的方式进行扫描,同时使用设站在精密控制点上的全站仪无棱镜模式测量标靶中心坐标。最后对每一扫描站的3维点云进行纠正,通过标靶的绝对空间坐标,实现多视点拼接,重建具有规则几何结构的盾构区间实体模型。结果表明,3维激光点云能够重建精细的地铁盾构区间模型,可用于地铁的设计方案展示、变形监测、轨道几何状态检测、调线调坡测量等。     

3维激光扫描仪精度测试及应用

对Trimble GX 3维激光扫描仪进行了测试,并将其结果与全站仪进行比较,评定了其精度。分析了目前3维激光扫描仪的外业扫描方法,并将其应用于嘉荫恐龙博物馆的恐龙雕塑中,实例证明了3维激光扫描仪在建筑与雕塑保护方面测量的优势。     

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。     

天宝GX200地面三维激光扫描仪鉴别率检定

三维激光扫描技术是一种新兴的全自动、高精度测量技术。三维激光扫描仪能够在短时间内大面积、高密度地获取目标的空间点云数据,逼真细腻地描述目标表面。三维激光扫描仪作为一种测量仪器,本身也存在误差。目前,我国三维激光扫描仪检定技术较为薄弱且尚未制定系统的技术规范。本文结合国内外对三维激光扫描仪性能检定的理论方法,设计相应的实验方案,对所用Trimble GX200扫描仪的鉴别率进行检定。     

基于三维激光扫描数据的建筑物三维建模

给出基于三维激光扫描测量仪所获得的点云数据来实现建筑物三维建模的方法。文中介绍了三维激光扫描测量仪的系统组成与工作原理,给出对点云数据处理的过程和方法,阐述建筑物三维建模的方法,并用实例介绍整体方法的实现过程和效果。     

一种新型三维激光扫描隧道测量点云坐标定位方法的精度评估

提出了一种基于三维激光扫描仪特殊定位硬件装置和七参数坐标转换算法,对每个扫描测站点云利用最近的隧道控制点进行绝对定位,将多个隧道扫描测站数据不经过拼接就统一转换成隧道控制测量坐标系坐标的方法——点云绝对定位法,并应用误差传播理论和相应数值模拟计算对该方法的测量成果进行精度评估和重要误差来源分析。最后得出在一定条件下采用该方法获得的隧道扫描测量成果可以满足城市地铁测量规范对竣工测量精度要求的结论。     

地面三维激光扫描仪扫描精度检定

三维激光扫描技术主要用于获取被测物体表面三维坐标信息,具有速度快、数据量大、精度高、可自动连续测量等优势,广泛应用于测绘工程、文物监测与保护、城市规划等技术领域。然而,我国对于三维激光扫描仪检定技术研究较为欠缺且尚未制定系统的技术规范。本文结合国内外对三维激光扫描仪性能检定的理论方法,设计相应的实验方案,对Trimble GX200扫描仪的扫描精度进行检定。     

基于三维激光扫描仪的校园建筑物建模研究

三维激光扫描仪可以连续、自动、快速获取目标物表面的采样点数据。论述三维激光扫描仪工作原理、数据处理流程。以校园建筑物为例,给出三维数据获取、数据处理、模型建立的基本方法和结果。探讨采用点云数据进行数字校园的方法。     

融合遗传算法和ICP的地面与车载激光点云配准

车载激光扫描可快速获取大场景点云,由于存在视场限制和遮挡,需地面激光点云作补充。车载与地面点云分别位于大地坐标和局部坐标系统,本文提出结合遗传算法（genetic algorithm,GA）和（iterative closed point,ICP）的自动点云配准方法以统一基准。ICP采用局部优化,效率较高,但依赖初始解;GA为全局优化方法,但效率低。融合策略为当GA配准趋于局部搜索时,采用ICP完成配准。GA配准以地面激光扫描仪内置GPS测量粗略位置限定优化搜索空间。为提高GA配准精度,提出了最大化归一化匹配分数之和（normalized sum of matching scores,NSMS）配准模型。实测数据试验验证了NSMS模型的有效性,GA配准均方根误差（root mean square error,RMSE）为1~5 cm;融合配准比GA配准效率高约50%。     

基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立

三维激光扫描仪可以连续、自动、快速获取目标物表面的采样点数据。本文以文物为例,介绍三维激光扫描仪的工作原理,给出三维数据获取、数据处理、模型建立的基本方法和结果。探讨采用点云数据进行文物建模的方法。     

基于激光扫描仪的点云模型的自动拼接

利用非接触式三维激光扫描仪对目标进行旋转扫描,获得目标的不同旋转位置的空间数据和数字影像,对相邻的两幅立体影像利用匹配方法寻找同名点,并映射到空间方,同时利用相对定向和空间相似变换分别剔除像方和空间方的粗差,以获得相邻两个坐标系准确的空间相似变换参数,根据空间相似变换参数将位于相邻的两个坐标系的空间点统一到同一个坐标系中去,完成三维数据的配准。     

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.