基于莱卡C10三维激光扫描仪的场景扫描及点云数据处理

时间:2022-10-06 09:51:10

基于莱卡C10三维激光扫描仪的场景扫描及点云数据处理

【摘要】三维激光扫描技术是近年来出现的新技术,在国内越来越引起研究领域的关注。它是利用激光测距的原理,通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。目前,三维激光扫描及建模技术广泛应用于改建工程、细部测量、工程设计与咨询以及地形测量项目。本论文以莱卡C10三维激光扫描仪为例,论述了地形测量及改建项目中野外场景的扫描和点云数据的处理,以及扫描场景与大场景DEM的融合,最后总结在此过程中的经验。

【关键词】三维激光扫描;场景扫描;点云;拼接;数据处理;DEM

外业数据采集:

中图分类号:C37 文献标识码:A

1、首先对场景周边信息进行仔细的现场踏勘,确定待测范围,选择最佳设站位置,初步制定施测线路。

2、选择通视效果较佳的位置摆放标靶并将标靶进行固定,然后使用RTK进行标靶真坐标的采集。

3、架设三维激光扫描仪按照初定施测线路进行场景点云数据的多站采集及全景拍照。在仪器作业过程中我们尽可能的避免人为因素干扰仪器视野而影响扫描数据质量。

4、现场绘制测量过程草图。对于范围大或地形复杂的场景,绘制架站点及标靶位置的草图可以保证内业数据拼接处理时不发生错误。

5、对场景拍摄连续可拼接的照片,便于配合扫描草图了解场景概况。

图1 场景照片

点云数据处理:

1、多站数据的拼接及坐标转换

在外业进行的数据采集的多站数据是每站独立的坐标系统,内业数据处理的时候通过外业采集的各站之间标靶信息及标靶的真坐标在Cyclone软件中进行自由坐标与真坐标之间的拼接转换。拼接完成后对点云数据进行抽稀及障碍地形数据的剔除。

2、Truview制作

在Cyclone软件中利用采集的点云数据及架站点信息及扫描仪拍摄的全景照片制作可在IE中浏览的Truview数据。

图2 Truview浏览

3、场景DEM制作

在MicroStation V8中使用Terra scan工具对导出的点云数据进行最优化的坐标分类建立地面模型并进行点云数据筛选处理。

图3 模型的建立

4、场景三维点云和大场景DEM融合

利用三维激光扫描仪可以迅速获取场景TIN模型及等高线数据,将生成的TIN模型或者等高线数据和已有的大场景DEM进行融合,从而获取场景最新现状数据。

图4 融合到大场景里(效果图)

经验总结:

1. 做好现场注释,规划图和扫描日志。详细的现场注释,规划图和扫描日志对于所有的扫描操作都是非常重要的。现场注释或规划图应该包含扫描区域的一个计划草图,显示扫描仪和标靶的位置,以及包含每站中标靶位置的标靶信息列表。另外,应该画出具有透视关系的规划图,显示从扫描仪的位置看到的扫描的景象,以及扫描出的对象和标靶。现场注释,规划图和扫描日志能让你有序地记录所有的扫描和扫描中生成的标靶,这些信息也非常有助于后期的拼接和建模。

2. 在有些环境条件不允许的情况下,无法进行RTK测量标靶坐标的时候,可以利用扫描仪进行标靶信息的传递,建立测站之间联系。

参考文献

白汉学三维激光扫描仪伺服控制与数据采集系统的设计与实现西北工业大学硕士论文

路兴昌 基于激光扫描数据的三维场景仿真系统仿真学报 2006年8月第8卷增刊1

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