三维激光扫描的一些问题

1、（完整）三维激光扫描的一些问题（完整）三维激光扫描的一些问题编辑整理:尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对 文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（完整）三维激光扫描的一些 问题）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我 们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以 下为（完整）三维激光扫描的一些问题的全部内容。三维激光扫描）技术中的一些问题杜哲远（中国地质大学（武汉）信息工程学院113082班，武汉，

2、430074）摘要:三维激光扫描技术是20世纪90年代中期开始出现的一项高新技术， 与传统的三维信息获取技术相比，它能够快速、精确、无接触地完成对于 复杂型面的测量和三维数据的建模。它通过高速激光扫描测量方法，以点 云形式获取物体或地形表面的阵列式几何图像数据，可以快速、大量地采 集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供一种全新的技术手 段.虽然三维模型在诸多领域有很大的应用，然后三维模型的建立仍然存 在着技术要求高、过程复杂、点云数据量大、特征值提取困难、三维建模 算法不完善等难题，这些都在很大的程度上限制了三维建模的发展。本文 主要就这些问题进行讨论.关键词：三维激光，点云数据，三

3、维建模，空间点位.Abstract: The laser 3D scanning technology is another breakthrough in measuring field after GPS which was rised in 1990s。 With its particular predominance， it is playing an increasingly important role in every walk of our life。 Contrasted with the traditional measurement technology， the las

4、er 3D scanning technology can measure objects with complex surface and give them accurate 3D models quickly and without touching, by using the fast laser scanning method, it can obtain the data from the object or the geometry image array of the terrain s surface， and also collect（完整）三维激光扫描的一些问题the s

5、patial point information faster and tremendously, which provide a new technologyto build threedim model. Although laser 3D scanning technology have a lot of applications in many fields, there also have some problems to be solved， for instance， the high technical demand， complex process, huge point c

6、loud data and the arithmetic of 3D model build which sometimes have resistance in the development of 3D model build.Key words : three-dimensional laser， point cloud data,Three-dim model build， spatial point,1。引言激光三维扫描技术以其独有的优势正在各行各业发挥着越来越重要的作用。与传统的三维 信息获取技术相比，它能够快速、精确、无接触地完成对于复杂型面的测量和三维数据的建模。 目前，它的主

7、要应用领域有工业、国防、影视、游戏娱乐、文物保护、考古及虚拟现实等。在 实际应用中，激光三维扫描仪也有其固有的特点。2。三维激光扫描技术的基本内容三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结 构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计 算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描仪采用一种 结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术，称为“结构 光三维扫描仪”.采用这种测量原理，使得对物体进行照相测量成为可能。此外利用三维激光 扫描技术，可以深入到任何复杂的地物的内

8、部进和扫描操作，并可以直接实现各种大型的，标 准非标准的实体或三维数据的完整采集，进而重构出实体目标的三维模型及线，面，体等各种 制图数据。（三维扫描技术及应用，周吉清，董翠芳等,2007）（完整）三维激光扫描的一些问题三维激光扫描技术可应用于城镇建设，灾害防治，国防建设，虚拟模拟，文化数据化保护 等方面。一般研究的主要领域有三维激光扫描仪器的制作，三维激光扫描方法的研究以及三维 空间数据的建模。其中三维激光扫描方法有如下：而利用三维激光扫描进行建模的主要过程则包括：数据预处理、点云计算、数据滤波、特 征点提取和三维建模。3。三维激光扫描技术的发展应用趋势三维激光扫描技术从空间技术手段上划分可

9、分为机载激光扫描数据采集技术以及地面的激 光集成扫描技术。其中前者已经日趋成熟，后者正是当今国际研究的热点.（1）三维激光扫描在建筑物三维重建，在考古测量建档、存档，采矿业的地下勘测等不可 接触的实物测量方面有着广泛的应用前景，尤其是对一些原始资料匾乏的古文物或遗址测量， 能快速实现其数字化再现，达到保护和仿制等目的.英国自然历史博物馆利用三维扫描仪对文 物进行扫描，将其立体色彩数字模型送到虚拟现实系统中，建立了虚拟博物馆，美国斯坦福大 学利用三维扫描技术实施”数字化米开朗基罗”项目，计划将文艺复兴时期的这位意大利著名 雕塑家的作品数字化。欧洲的四家公司、三所大学、两座博物馆联合实施户Arch

10、atour项目， 其主要目标是以三维数字技术改进考古、旅游领域中的多媒体系统。我国的技术虽然起步的比 较晚，但经过十多年来的研究，已经取得了很大的成绩，目前在古建保护等方面已经达到了国 际水平。（三维激光扫描重建及应用，惠增宏，何明一等,2002）（完整）三维激光扫描的一些问题（2）人体测量与医学测量，非激光三维扫描仪采用卤素光源，对人体安全、无害，极短 的扫描时间即可获取高精度的人体数据，弥补了激光扫描仪的缺陷，广泛应用于影视动画、人 体工程学、整形外科学、医学仿真、服装、制鞋等领域的研究和应用.（3）变形监测。对于远程地面激光扫描仪用于滑坡、岩崩、雪崩、矿山塌陷等危险和难以 到达地方的变形

11、监测和方量计算，可有效监控其变化范围及量级，应用于防灾减灾。中程地面 激光扫描仪多用于大坝、船闸、桥梁等的变形测量。（4）城市三维可视化模型的建立。在街道上对建筑物的内外部进行三维激光扫描，扫描的 点云数据经过数据预处理、剔除粗差，拼接和合并，运用数据滤波和分类算法获得地面高程数 据以及地物数据必要时结合航片）。地面高程数据用于建立高精度的数字地面模型;地物数据 经提取和日标识别处理，可实现城市三维模型的建立;也适用于GIS数据库更新、旅游向导和虚 拟现实制作等。（三维激光扫描技术在测量中的应用研究，史友峰，田永瑞，2007）。4。三维激光扫描技术的前没问题现阶段国际范围内的三维激光扫描技术的

12、研究大多集中在了地面的激光集成扫描技术。而 这里又以三维激光模型的重建为热点。（1）三维激光模型的重建可分为数据预处理、点云计算、数据滤波、特征点提取和三维建 模几部分，其中点云数据的预处理是极其重要的一步。因不同观测站的点云数据其观测位置和 方位不同，所以对同一目标的量测坐标也不一致，此时就需要对各组量测坐标进行统一，即完成 点云数据的拼接。点云数据的拼接因数据量大，数据离散非连续等特点，导致现有的相关算法 难以满足要求。一方面是数据量大，效率难以满足要求；另一方面是容易出现粗差点，难以保 证精度。因而对点云数据的预处理至关重要.其中基于点云数据的领域搜索问题，有八叉树编 码的领域搜索算法（

13、线快四叉树和线性八叉树领域寻找的一种新算法，肖乐斌龚建华,1998）, 空间分块策略的长方体包围盒算法（三维点去数据的预处理研究，权毓舒，何明一，2005）。 基于点云曲面重建的方法有：从散乱数据点重建隐函数曲面和参数曲面的有关方法（Three一Dimensional alpha shapes, H.Edelsbrunner,E。P.Mucke,1994），由 a-Shap 概念改进的曲面（完整）三维激光扫描的一些问题重建的 CRUST 算法（Surface reconstruction by voronoi filtering N.Aenta and M。Bern, 1999）.（2）三维扫描残缺数据的处理。目前基于径向基函数神经网络（RBF）的残缺数据修复的方 法在国际上比较流行，通过实验证识了该算法确实可以实现工程化 ，并具有较好的应用前 景.（三维激光扫描重建及应用，惠增宏，何明一等，2002）。（3）些扫描得到图像噪声污染严重并且灰度级小，使传统的Robert、Sobel等算法无法 提取，Prewitt提取的边缘也不尽人意，传统的Canny算法在提取出边缘的同时也掺杂着许多 的因噪声引起的虚假边缘，而改进的Canny算法效果较为理想，可用于特征匹配等