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三维激光扫描技术是三维重构技术进化链中的最新应用技术

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三维激光扫描技术是三维重构技术进化链中的最新应用技术

发布日期:2017-12-01 16:51 来源:http://www.sigma3d.net 点击:

三维激光扫描技术不同于传统的高精度测绘技术,它主要面向高精度逆向三维建模及重构。传统的测绘技术主要用于单点精确测量,但用于建模工作时就力所难及了,因为描述目标结构的完整属性需要采集大量的测绘点,少则几万个,多则几百万个以上,这样才能将目标完整地“搬”到电脑中来,在现代高精度传感技术的辅助下就能解决这个问题。三维激光扫描技术就属于此类全自动高精度立体扫描技术。

三维激光扫描技术的应用面非常宽广。3D测量服务正向建模技术(如由人工操作的CATIA、UG、CAD等)的对称应用称为逆向建模技术(如从实体或实景中直接还原出模型)。逆向建模可以将设计、生产、实验、使用等过程中的变化内容重构出来,然后进行各种结构特性分析(如形变、应力、效能、过程、工艺、姿态、预测等)、检测、模拟、仿真、CIMS、CMMS、虚拟现实、柔性制造、虚拟制造、虚拟装配等,这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等软件来说是非常重要的,对于精度适合的工作还可以进行后处理测绘、计量等。

目前应用的逆向数据采集技术有几种,例如,法国MENSI三维激光扫描技术是三维重构技术进化链中的最新应用技术。它与传统的技术手段不同。此前已有的传统技术包括:

离散单点采集三维坐标,如三坐标测量仪、三坐标跟踪仪、三坐标测量机、经纬仪等。其不足之处是:对于需要海量点云采集的复杂结构面、体等,数据采集存在困难。

基于二维的光学照相原理,然后用三维软件推拟三维模型(即从二维到三维),如近景照相测量等。其不足之处是:存在光学固有变形误差、景深不够、实物表面预处理、基准点设置后三角平面错位、二维照相转换及间接数据的不确定性等困难。

随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现,人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法,在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟,新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量,GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标,但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展,基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流,但它在由三维世界转换为二维影像的过程中,不可避免地会丧失部分几何信息,所以从二维影像出发理解三维客观世界,存在自身的局限性。因此,上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求,如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段,为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代,随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降,它在测绘领域成为研究的热点,应用领域不断扩展,逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。

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