地面三维激光扫描仪

2008/11/21/09:27 来源：激光之家

    地面3 维激光扫描仪采用非接触式高速激光测量方式,在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量,直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度,自动存储并计算,获得点云数据。点云数据经过计算机处理后, 结合 CAD 可快速重构出被测物体的3 维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。因此, 它的出现立刻引起人们的极大兴趣, 在诸多方面的应用研究也随即展开,并取得一系列成果。 

    一、地面3 维激光扫描仪测量原理 

    一个地面3 维激光扫描系统主要由三部分组成:扫描仪、控制器( 计算机) 和电源供应系统。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统, 同时也集成CCD 和仪器内部控制和校正系统等。在仪器通过两个同步反射镜快速而有序地旋转, 将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域,测量每个激光脉冲从发出经被测物表面再返回仪器所经过的时间( 或者相位差) 来计算距离,同时扫描控块控制和测量每个脉冲激光的角度,最后计算出激光点在被测物体上的3 维坐标。

　　激光扫描系统的原始观测数据主要有: 两个连续转动的、用来反射脉冲激光的反射镜的角度值, 即水平方向值α和天顶距值θ; 通过脉冲激光传播的时间( 或相位差) 计算得到的仪器到扫描点的距离值S, 扫描点的反射强度 I 。前三种数据用来计算扫描点的3 维坐标值; 扫描点的反射强度则用来给反射点匹配颜色。一般使用仪器内部坐标系统: 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( 图2) 。由式(1) 即可计算出激光点的3 维坐标。但拼接不同站点的扫描数据时,就需要用公共点进行变换, 以统一到同一个坐标系统中。公共点多采用球形目标。 

X= Ssin θsin α 

Y= Ssin θcos α (1) 

Z= Scos θ 

　　点云数据以某种内部格式存储, 因此用户需要厂家专门的软件来读取和处理,OPTEC 的ILRIS-3D 软件,Cyrax 2500 的yclone 软件,LMS-Z420 的等都是功能强大的点云数据处理软件, 它们都具有三维影像点云数据编辑、扫描数据拼接与合并、影像数据点三维空间量测、点云影像可视化、空间数据三维建模、纹理分析处理和数据转换等功能。 

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