【正文】 傳播方向皆不改變，只是振幅急劇地增加了?！　?根據(jù)波的迭加原理，如果兩列波同時作用于某一點上，則該點的振動等于每列波單獨作用時所起的振動代數(shù)和。由于非相干光的波長、相位、振幅極不一致。它是混合光束。光有波動性，因此也有相干性。　　另外，激光的亮度也取決于它的相干性。為了擴大照明的距離，可以用光學系統(tǒng)把朝各個方向發(fā)射的光聚集到照明的方向，比如汽車 的前車燈、探照燈等就是用這個辦法擴大照明距離的．因為方向性好，例如其發(fā)散角為 1毫弧度，所以若與相同光功率的普通光源相比，激光器的亮度就比它高4π/（10 3） 2=107倍．也因為激光的方向性好，使得它能照亮很遠的物體．三維激光掃描技術的發(fā)展及應用12 單色性科學上用光輻射能量集中的頻譜區(qū)間（稱譜線寬度）衡量光的單色性，譜線寬度越窄，它的單色性越好．太陽光輻射能量分布在從紫外至遠紅外的廣闊光譜區(qū)域，所以它談不上單色性．其中氪 86 光源發(fā)射的紅光（波長 ）的譜線寬度最窄，只有 104nm，有單色性之冠之稱． 相干性極好 相干性是表示電磁場在空間不同位置上瞬時的或統(tǒng)計的相位相關性質(zhì)．一般來說，沿 光束傳播方向和沿橫截面方向的相干長度是不相同的．光波沿其傳播方向通過相干長度所需的時間叫“相干時間”．相干長度和相干時間與光波單色性有關．粗略地 說，相干時間△t～λ 2/△λc，相干長度 l～λ 2/△λ，這里的 λ 是光波波長，△λ 是輻射的譜線寬度．激光的單色性很好，所以，它的相干長度很長．特制的氦氖激光器輸出的光束相干長度達 2107km． 光脈沖寬度可以極窄光源的亮度正比于發(fā)光功率．光源發(fā)射的能量集中在很短時間內(nèi)發(fā)射出來，產(chǎn)生的光功率也就很高．激光器能產(chǎn)生寬度極窄的光脈沖．使用鎖模技術的激光器，可產(chǎn)生 1014s 的光脈沖，使用 Q 開關的激光器，可以輸出脈寬 109s 左右的光脈沖． 激光的高亮度性　 一般規(guī)律認為，光源在該方向上的亮度是指光源在單位面積上向某一方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的功率。激光按波段分，能夠分為多波長可調(diào)諧、X 光、紫外線、紅外線、可見光，目前工業(yè)用紅外及紫外激光。在儀器內(nèi)，通過兩個同步反射鏡快速而有序的旋轉，將激光脈沖發(fā)射體發(fā)出的窄束激光脈沖一次掃過被測區(qū)域，測量每個激光脈沖從發(fā)出經(jīng)被測物表面再返回儀器所經(jīng)過的時間（或相位差）來計算距離，同時掃描控制模塊控制和測量每個脈沖激光的角度，最后計算出激光點在被測物體上的三維坐標。在掃描儀工作的過程中，通過步進電機的細分控制技術，獲得穩(wěn)步、精確的步距角 θb 有下式：θb＝ （34）Nrmb2π三維激光掃描技術的發(fā)展及應用10在得到 θb 的基礎上，可得到掃描棱鏡轉過的角度值，然后通過精密時鐘控制編碼器進行同步測量，這樣就可以得到每個激光脈沖橫向掃描角度觀測值α、縱向掃描角度觀測值 θ。該方法測距精度較高，主要應用在精密測量和醫(yī)學研究等高精度研究上，精度可達到毫米級。若調(diào)制光角頻率為 ω，在待測量距離 D 上往一次產(chǎn)生的相位延遲為 φ，則對應時間 t 可表示為： t=φ/ω將此關系代入距離 D 可表示為 D=1/2 ct=1/2 c設測量距離為 S，光速為 c，測出從激光發(fā)射到反射光被接收所經(jīng)歷的時間， 根據(jù)運動學中最基本的關系即可求出目標的距離：三維激光掃描技術的發(fā)展及應用9S=1 2c△t （32） 相位測距法的原理相位法測距所用的是無線電波段的頻率。如圖 33 所示：圖 33 脈沖激光測距原理工作時，由激光器發(fā)射激出光光束。與此同時，測距儀記錄激光往返的時間。通過計算可得目標點的三維坐標為：三維激光掃描技術的發(fā)展及應用8 （31）???????????L????sinazcosisynx結合 P 的三維坐標運用三角幾何關系便可得被測目標的距離 S。 三角法的原理三角法測距是借助三角形幾何關系，運用勾股定理，求得掃描中心到掃描對象的距離。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優(yōu)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。 根據(jù)三角測距原理獲得與拍攝物體之間的距離，進行三維數(shù)據(jù)化處理，其測量原理主要分為測距、測角、掃描、定向四個方面。（5）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：該處理系統(tǒng)主要由計算機組成，包括計算機主機、接口、總線以及專用版卡組成，該裝置計算機主機采用的是 120G 的高速硬盤，內(nèi)存配置為 1G，IBM PC Pentium 為 ，通過接口、總線和專用辦卡將其它 部分組合起來，工作時控制機械臺的起停、轉速由運動控制卡控制，圖像由圖像采集卡通過 CCD 攝像機采集，圖像處理、數(shù)值計算在主機上進行。（3）旋轉平臺：該平臺支撐整個掃描系統(tǒng)，平臺上設置有方向角傳感器，在指令的控制下，它進行平穩(wěn)的啟動、停止、運轉，然后產(chǎn)生方位角脈沖信號，一遍視頻采集部分能夠從中分離出同步信號、方位角信號以及像點信號。 （2）圖像采集卡：又叫視頻采集卡，它的作用非常重要，將接收到的 CCD送出的視頻信號進行 A/D 轉換，然后輸出 YUV 信號，最后進行壓縮。3 三維激光掃描技術系統(tǒng)本章主要通過詳細的圖解及公式等的羅列從而詳細闡述了三維激光掃描技術系統(tǒng)的組成，原理、數(shù)據(jù)采集的過程、誤差來源及數(shù)據(jù)處理，以便我們對三維激光掃描的流程有深層次的理解，還通過與傳統(tǒng)測量技術的對比突顯了三維激光掃描技術測量技術的特點。（3）長距離激光掃描儀。 mm。三維激光掃描儀是現(xiàn)今時效性最強的三維數(shù)據(jù)獲取工具。按生產(chǎn)廠家的不同可分為：Z+F(德國)，Surphaser（美國） ，Isite (澳大利亞 maptek)，Riegl（奧地利） ，徠卡（瑞士） ，天寶（美國） ，Optech（加拿大） ，拓普康（日本） ，F(xiàn)aro 等產(chǎn)家。把通過兩條光線建立地面實物的立體模型的量測方法歸結為三角法一類。把按照脈沖測距這一原理進行量測的掃描儀歸結為徑向一類。2 三維激光掃描技術的掃描儀器三維激光掃描儀按照測量方式不同可分為：基于三角測距原理激光掃描系統(tǒng)；基于相位差激光掃描系統(tǒng)；基于脈沖式激光掃描系統(tǒng)。三維激光掃描系統(tǒng)作為一種技術成熟，應用剛剛起步的產(chǎn)品，在某些方面還存在一些問題，例如掃描現(xiàn)場的局限性，三維激光掃描系統(tǒng)校正體系不完善，掃描數(shù)據(jù)出現(xiàn)“盲區(qū)”現(xiàn)象等等，針對這些問題，應該采取科學的手段來彌補這些不足，使得后續(xù)研究以此作為參考借鑒，為該技術的推廣提供正確的依據(jù)。作為一種快速的立體測量設備來講，它具有非接觸、掃描迅速、高精度，方便使用等優(yōu)點。而且其測量結果兼容性強，能夠與CIMS、CAM、 CAD 等軟件接口直接相連，所以它在今天比較受歡迎。制造業(yè)正經(jīng)歷一場新的技術革命。 選題意義 在進入 21 世紀以后，國家的經(jīng)濟快速發(fā)展，特別是中國加入 WTO 以后，各項高新技術不斷發(fā)展，國際市場競爭愈演愈烈，以此同時，也促進了制造業(yè)的發(fā)展，它以傳統(tǒng)技術為基礎有了質(zhì)的跨越，已經(jīng)在高新技術應用方面占有一席之地。不過，如今，我國開始重視這方面的發(fā)展，以及利用三維激光掃描技術促進其他領域的發(fā)展，這是值得欣慰的。雖然三維激光技術快速發(fā)展，但是國內(nèi)技術還不夠成熟，對軟件的應用和研究依然很少，而且數(shù)據(jù)處理的方法也不夠精確，分析其原因主要由以下幾個方面：一是國家在激光技術方面起步晚，由于起步晚總是利用別人設計的軟件，而且在技術方面不夠成熟；二是對三維技術需求不高，由于我國工業(yè)制作整體水平不是那么的高，所以對三維技術的需求不比外國那么的迫切；三是國家在三維領域投入的資金不足，由于國家高新技術產(chǎn)業(yè)化需要必要的資金支持，而我國投入的少導致對這方面的研究薄弱；三是缺乏創(chuàng)新型人才。該技術通過掃描可以獲得許許多多的測繪點，利用獲得的數(shù)據(jù)信息可以進行逆向三維建模及重構，因此它屬于高精度的、全自動化的、立體的掃描技術。隨著時代的進步，電子設備也得到迅速的發(fā)展，半導體和微電子的發(fā)展催進了大規(guī)模集成電路和傳感器技術的發(fā)展，同時激光測量技術也得到較大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：一是測距方面從一維測距、二維測距向三維測距方向發(fā)展；，二是實現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取的自動化和無限傳輸；三是在衛(wèi)星定位技術、慣性導航技術、計算機技術等和激光掃描技術共同作用下，機載掃描系統(tǒng)、車載掃描系三維激光掃描技術的發(fā)展及應用2統(tǒng)、衛(wèi)星遙感技術等有了高精度、高效率的發(fā)展。三維激光掃描技術的優(yōu)點是：全數(shù)字特征、高效率、高密度、高精度、不需要合作目標等，它可以應用于測繪的各個領域，比如說斷面和體積測量、地形測量、工程測量、地籍測量、攝影測量、變形監(jiān)測等各項測量。 引言隨著科學技術的突飛猛進，出現(xiàn)了含有多種高新技術的新型測量儀器，其中就有地面三維激光掃描儀，它在復雜的場景和空間下，通過非接觸式激光測量對被測物體進行快速掃描測量，以獲得激光點所接觸的物體表面的點云數(shù)據(jù)，包括三維坐標、色彩信息和反射強度。本文主要介紹了三維激光掃描技術的工作原理、技術特點、掃描儀器、數(shù)據(jù)處理、主要應用和發(fā)展方向等幾方面的狀況，重點介紹三維激光掃描技術在工程測量領域的應用。三維激光掃描測量技術, 能夠在任何復雜的現(xiàn)場環(huán)境及空間中進行掃描操作, 并直接將各種大型的、復雜的、不規(guī)則、標準或非標準等實體或實景的三維數(shù)據(jù)完整的采集到電腦中，進而快速重構出目標的三維模型及線、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù)。目 錄1 緒論 ...........................................................................................................................................1 引言 .................................................................................