【正文】 三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用25參考文獻(xiàn)[1] 張啟福，[J].北京測(cè)繪，2022.[2] 楊蘅，[J].[3] [D].同濟(jì)大學(xué)博士論文，2022.[4] 李鵬，張文兵，[J].科教前沿，2022.[5] 鮑國(guó)，黃翀昊，[J].[6] [D]長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2022.[7] [J]山西建筑，2022.[8] [D]浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2022.[9] 高秀娟，[J]科技論壇.[10] [J].應(yīng)用技術(shù).[11] 徐源強(qiáng)，高井祥，[J].測(cè)繪信息與工程.[12] 毛房儒，[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，2022，25(2):16.[13] [D].武漢大學(xué)，2022.三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用26[14] JaeHyeung Park, Heejin Choi, Byoungho Lee. Comparative study of intergral imaging and multicamera pickup for acquisition of three –dimensional PIEV ,2 003,pp1 58167.[15] YU X, WEI Z, YU G, el at. Depthimagebased surface measurement sensor.Pro c. 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,2022：160165.。沒(méi)有測(cè)繪教研室老師的耐心授教，我們將無(wú)法取得今天的成就，是各位老師認(rèn)真的傳道授業(yè)解惑，才使我們打開(kāi)了測(cè)繪專(zhuān)業(yè)的大門(mén)，了解測(cè)繪的各方面知識(shí)與發(fā)展，也使我們?cè)趯?zhuān)業(yè)知識(shí)上打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。讓我對(duì)論文有了一個(gè)整體的思路，寫(xiě)作起來(lái)?xiàng)l理性也好了很多。三維激光掃描技術(shù)是快速精確獲取三維空間信息的重要手段之一，尤其對(duì)于測(cè)繪領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，隨著控制信息需求的增加，三維激光掃描空間技術(shù)將和現(xiàn)代經(jīng)典測(cè)量技術(shù)進(jìn)行相互融合，三維激光掃描技術(shù)作為一種新的空間數(shù)據(jù)采集手段，將具有廣闊的發(fā)展空間，成為一種普遍在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用的新技術(shù)手段。還可以直接進(jìn)入到所要研究的區(qū)域內(nèi)并且通過(guò)激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)還可以在后期工作中繼續(xù)使用。三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，有測(cè)繪工程領(lǐng)域、結(jié)構(gòu)測(cè)量方面、娛樂(lè)業(yè)、建筑古跡測(cè)量方面、緊急服務(wù)業(yè)、采礦業(yè)、軍事測(cè)量方面、建筑水利方面等。因此三維激光掃描技術(shù)無(wú)論在農(nóng)業(yè)，商業(yè)、軍事還是醫(yī)學(xué)上都會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。而探測(cè)設(shè)備將更具智能化，人工的干預(yù)越來(lái)越少。它在不改變物體表面粗糙程度情況下對(duì)物體進(jìn)行快速準(zhǔn)確精密的測(cè)量，為工作人員提供了方便，對(duì)后續(xù)的模型建立和重構(gòu)具有很高的使用價(jià)值。三維激光探測(cè)技術(shù)是一種非接觸式主動(dòng)型測(cè)量系統(tǒng)，可以采集到高密度的空間三維數(shù)據(jù)，具有采集空間點(diǎn)的密度大、點(diǎn)位測(cè)量的精度高、掃描速度快等的優(yōu)點(diǎn)，而且擁有很好的融合度，能夠融合激光反射強(qiáng)度和物體色彩等三位激三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用23光影像數(shù)據(jù)。 在抗震救災(zāi)中的應(yīng)用在地震發(fā)生以后，為了記錄地震發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況和震后研究產(chǎn)生各種災(zāi)害的可能以及地震的原因，需要通過(guò)掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中模擬現(xiàn)場(chǎng)，查找災(zāi)害發(fā)生的原因（如圖 48） 。 （如圖 46）圖 46 大壩邊坡變形監(jiān)測(cè)三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用22 城鎮(zhèn)地籍測(cè)量在以往傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中，調(diào)查結(jié)果多為圖件和報(bào)表形式，可利用率差，但是三維激光掃描儀能夠形成形象的三維圖像，對(duì)獲取到的三維云點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模，以便在電腦上進(jìn)行量測(cè)，其精度也有了較大的提高。 邊坡變形監(jiān)測(cè)在以前，進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)都是通過(guò)全站儀或 GPS 定位系統(tǒng)以及其他形式監(jiān)測(cè)方式，都是把檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在易發(fā)生變形的地方，通過(guò)對(duì)該點(diǎn)的連續(xù)和定期觀測(cè)，然后對(duì)多次觀測(cè)的數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，得出該點(diǎn)的變形量或變形規(guī)律，進(jìn)而完成對(duì)工程安全性的確定，此種方式做出的安全與否判斷結(jié)果可能存在瑕疵，因?yàn)橹皇菍?duì)離散監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化分析。三維模型的建立在建立變電所的鋼管套、變壓器、支柱瓷絕緣子套管的三維模型時(shí)，對(duì)于鋼管套，采用 cyclone 軟件的曲面自動(dòng)延伸的功能，生成空心的管套，然后兩端進(jìn)行曲面封口；而對(duì)于支柱瓷絕緣子套管，則采用柱體、球體、管狀體等幾種組合圖形，利用其自動(dòng)匹配方式進(jìn)行各自模型的生成，然后根據(jù)點(diǎn)云組合模型：三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用20 滑坡監(jiān)測(cè)對(duì)某個(gè)滑坡定期進(jìn)行掃描，將前、后兩次掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)疊加在一起，然后由處理軟件分析前、后兩次點(diǎn)云數(shù)據(jù)的差別，從而得出滑坡的變形趨勢(shì)和三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用21量級(jí)。對(duì)某變電所采集的方式為非接觸測(cè)量方三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用19式，站與站之間的距離小于 50m，分為六行，共采集了 52 站的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，每站的測(cè)量時(shí)間不同（建筑物復(fù)雜區(qū)域?yàn)?6rnjn，較為簡(jiǎn)單的區(qū)域?yàn)?3min）；數(shù)據(jù)總量為 23G。為了保護(hù)人和動(dòng)物的眼睛，該掃描儀采用的是波長(zhǎng)為 1550nm 的近紅外激光器，掃描速度達(dá)到每秒 500000點(diǎn)，加上其 3600310。激光掃描技術(shù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS） 、全球定位系統(tǒng)（GPS） 、電荷耦合（CCD）等技術(shù)相結(jié)合，在大范圍數(shù)字高程模型（DTM）的高精度實(shí)時(shí)獲取、城市地面三維模型重建、局部區(qū)域的地理信息獲取等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它成為了攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的一個(gè)重要補(bǔ)充。當(dāng)建筑和文物遭到破壞以后能夠及時(shí)而準(zhǔn)確地提供修復(fù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)信息。 　　在以前也是以攝影測(cè)量為主，現(xiàn)在大多數(shù)更愿意采用激光掃描儀來(lái)完成各項(xiàng)測(cè)量工作。否則，就很難達(dá)到恢復(fù)和重建的效果?；謴?fù)則是將已經(jīng)被破壞的建筑物恢復(fù)以前的面貌，使其保持其原來(lái)的風(fēng)姿。 在建筑物重建與恢復(fù)中的應(yīng)用在我國(guó)，古代的建筑都是人民智慧的結(jié)晶，有著悠久的歷史，他們經(jīng)受了歷史的演變，也經(jīng)受了戰(zhàn)爭(zhēng)的洗禮，如今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，國(guó)家對(duì)建筑物的重建和恢復(fù)也越來(lái)越重視，有些建筑物已經(jīng)到了修繕的階段，有些需要重建和恢復(fù)。由于它具有良好的技術(shù)特點(diǎn)，有其他傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器所沒(méi)有的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)緊湊、防護(hù)能力、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。數(shù)字化程度高，兼容性好。GPS 定位系統(tǒng)的應(yīng)用，使得三維激光掃描技術(shù)與工程的結(jié)合更加緊密，具有較好的擴(kuò)展三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用17性，也近一步提高了側(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。擴(kuò)展性強(qiáng)。目前，采用相位激光方法測(cè)量的三維激光掃描儀甚至可以達(dá)到數(shù)十萬(wàn)點(diǎn)/秒；而采用脈沖激光或時(shí)間激光采樣點(diǎn)速率可達(dá)到數(shù)千點(diǎn)/秒。在環(huán)境惡劣、目標(biāo)危險(xiǎn)、人員無(wú)法到達(dá)的情況下，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)無(wú)法完成，但是三維激光掃描能夠做到，所以三維激光掃描技術(shù)可以用于解決危險(xiǎn)目標(biāo)、環(huán)境（或柔性目標(biāo)）及人員難以企及的情況，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 三維激光掃描測(cè)量技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法（1）點(diǎn)云的磨光算法（2）圖像輪廓提取算法比對(duì)（3）多視數(shù)據(jù)重疊區(qū)域處理6 三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)三維激光掃描技術(shù)的廣泛應(yīng)用，是測(cè)繪領(lǐng)域繼 GPS 技術(shù)之后的又一次偉大的技術(shù)革命，它具有非接觸式，兼容性好，精度高，速度快，分辨率高等優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量、航空攝影測(cè)量、近景攝影測(cè)量相比，三維激光掃描技術(shù)具有以下特點(diǎn)：非接觸式測(cè)量。 (3)物像對(duì)應(yīng)關(guān)系標(biāo)定：物體和其所成的像之間對(duì)應(yīng)關(guān)系標(biāo)定時(shí)所產(chǎn)生的測(cè)量誤差主要有兩個(gè)方面的因素：一是當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)：二是物面粗三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用16糙、光能不均勻影響圖像中心線(xiàn)采集；這兩方面的原因都會(huì)給激光掃描測(cè)量帶來(lái)誤差。光平面垂直照射平面時(shí)，光帶能量呈對(duì)稱(chēng)的高斯分布，但由于攝像機(jī)與光平面之間存在一定夾角，ccD 攝像機(jī)獲取的光帶圖像的能量分布應(yīng)該并不對(duì)稱(chēng)，但由于左右 ccD 攝像機(jī)對(duì)稱(chēng)位于被測(cè)物面法矢面的兩側(cè)．所以此時(shí)誤差為 0，得到的依然是呈對(duì)稱(chēng)的高斯分布的光帶能量。對(duì)于物體表面非常光的待測(cè)物來(lái)說(shuō)，容易產(chǎn)生鏡面反射，當(dāng)大部分的入射光照到待測(cè)物體時(shí)產(chǎn)生了鏡面反射，這時(shí)需要先進(jìn)行霧化處理之后再進(jìn)行測(cè)量。下面對(duì)軟件影響做詳細(xì)的介紹：(1)激光掃描線(xiàn)中心提取是否準(zhǔn)確對(duì)測(cè)量精度的影響：由線(xiàn)激光發(fā)生器發(fā)射出的激光有一定的發(fā)散角，隨著物面的景深變化、傾斜角度的不同，激光掃描線(xiàn)圖像的帶寬也是在不斷變化的，圖像的明暗度也在變化；而且激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)透鏡，在能量分布上會(huì)出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，也會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差；(2)被測(cè)物體表面特征對(duì)測(cè)量精度造成的影響激光掃描線(xiàn)的成像會(huì)受被測(cè)物體表面的粗糙度、材質(zhì)、顏色、傾斜角度等因素的影響，是測(cè)量精度的重要因素。影響測(cè)量精度的因素很多，總體上分硬件和軟件兩個(gè)方面，硬件主要包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、掃描儀本身的精度、激光器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)、CCD 攝像機(jī)等，如果考慮從硬件方面提高精度，一般會(huì)提高成本。造成激光掃描測(cè)量誤差的來(lái)源很多，大致可以分為三類(lèi)：一是外界條件的影響，二是與目標(biāo)物體的反射面有關(guān)的誤差，三是儀器誤差。 d＝ 　　上式中，f 為透鏡的焦距（m），d 為光點(diǎn)的直徑（m），θ 為光束的發(fā)射角（弧度）。聚焦激光光束的能量密度以能夠達(dá)到一定高的程度，它是臨床外科和細(xì)胞三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用14外科使用光刀的決定條件。因此，激光幾乎是平等準(zhǔn)直的光束，在其傳播的進(jìn)程中表現(xiàn)出高度的定向性。例如紅寶 石激光的散射角是176。從激光的發(fā)光形式來(lái)講，可以得到單一能級(jí)間所產(chǎn)生的輻射能，所以， 這種光是同波長(zhǎng)（或同頻率）的單色光。因此，譜線(xiàn)的寬度是衡量光線(xiàn)單色性好壞的標(biāo)志。臨床上所謂的單色光也并非是單一波長(zhǎng) 的光，而是有一定波長(zhǎng)的譜線(xiàn)。這類(lèi)光源的發(fā)光物質(zhì)比較復(fù)雜，以自發(fā)輻射形式產(chǎn)生光子，發(fā)出的光線(xiàn)很不純，它們的譜線(xiàn)范圍是連線(xiàn)的或是帶狀的光譜。 激光的高單色性 在理療上常用的光源，有發(fā)熱光源，如白熾燈、紅外線(xiàn)燈。激光之所以有高亮度的特點(diǎn)，其實(shí)也與相干光迭加效應(yīng)有很大關(guān)系。合成波的相位、波長(zhǎng)、