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三維激光掃描技術是三維重構技術進化鏈中的最新應用技術

發布日期:2017-12-01 16:51 來源: 點擊:

三維激光掃描技術不同于傳統的高精度測繪技術,它主要面向高精度逆向三維建模及重構。傳統的測繪技術主要用于單點精確測量,但用于建模工作時就力所難及了,因爲描述目標結構的完整屬性需要采集大量的測繪點,少則幾萬個,多則幾百萬個以上,這樣才能將目標完整地“搬”到電腦中來,在現代高精度傳感技術的輔助下就能解決這個問題。三維激光掃描技術就屬于此類全自動高精度立體掃描技術。

三維激光掃描技術的應用面非常寬廣。3D測量服務正向建模技術(如由人工操作的CATIA、UG、CAD等)的對稱應用稱爲逆向建模技術(如從實體或實景中直接還原出模型)。逆向建模可以將設計、生産、實驗、使用等過程中的變化內容重構出來,然後進行各種結構特性分析(如形變、應力、效能、過程、工藝、姿態、預測等)、檢測、模擬、仿真、CIMS、CMMS、虛擬現實、柔性制造、虛擬制造、虛擬裝配等,這對于有限元分析、工程力學分析、流體動力分析等軟件來說是非常重要的,對于精度適合的工作還可以進行後處理測繪、計量等。

目前应用的逆向数据采集技术有几种,例如,法国MENSI三維激光掃描技術是三維重構技術進化鏈中的最新應用技術。它与传统的技术手段不同。此前已有的传统技术包括:

離散單點采集三維坐標,如三坐標測量儀、三坐標跟踪儀、三坐標測量机、經緯儀等。其不足之處是:對于需要海量點雲采集的複雜結構面、體等,數據采集存在困難。

基于二維的光學照相原理,然後用三維軟件推擬三維模型(即從二維到三維),如近景照相測量等。其不足之處是:存在光學固有變形誤差、景深不夠、實物表面預處理、基准點設置後三角平面錯位、二維照相轉換及間接數據的不確定性等困難。

隨著信息技術研究的深入及數字地球、數字城市、虛擬現實等概念的出現,人們對空間三維信息的需求更加迫切。基于測距測角的傳統工程測量方法,在理論、設備和應用等諸多方面都已相當成熟,新型的全站儀可以完成工業目標的高精度測量,GPS可以全天候、一天24小時精確定位全球任何位置的三維坐標,但它們多用于稀疏目標點的高精度測量。隨著傳感器、電子、光學、計算機等技術的發展,基于計算機視覺理論獲取物體表面三維信息的攝影測量與遙感技術成爲主流,但它在由三維世界轉換爲二維影像的過程中,不可避免地會喪失部分幾何信息,所以從二維影像出發理解三維客觀世界,存在自身的局限性。因此,上述獲取空間三維信息的手段難以滿足應用的需求,如何快速、有效地將現實世界的三維信息數字化並輸入計算機成爲解決這一問題的瓶頸。三維激光測量技術的出現和發展爲空間三維信息的獲取提供了全新的技術手段,爲信息數字化發展提供了必要的生存條件。20世紀90年代,隨著三維激光掃描測量裝置在精度、速度、易操作性、輕便、抗幹擾能力等性能方面的提升及價格的逐步下降,它在測繪領域成爲研究的熱點,應用領域不斷擴展,逐步成爲快速獲取空間實體三維模型的主要方式之一。

3D測量服務

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