三维激光扫描仪

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇三维激光扫描仪范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

三维激光扫描仪范文第1篇

在测量逐步数字化的今天，三维已经逐渐的代替二维，因为其直观性是二维无法表示的。三维激光扫描仪就是近年来迅速发展起来的先进测量仪器，由于激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，将其引入测量装置中，在精度、速度、易操作性等方面均表现出巨大的优势，它的出现是测绘领域继GPS技术之后的又一次突破性技术革命。它突破了传统的单点测量方法，能够提供扫描物体表面的三维点云数据，通过对观测对象进行多角度的立体扫描、得到被测对象的位置及高度等信息，然后对这些信息进行处理、建模，拼接成图，即可获取高精度高分辨率的数字模型。三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X，Y，Z点的信息，还包括R，G，B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。

1 三维激光扫描仪分类

三维激光扫描仪种类很多，按照扫描平台的不同可以分为：机载（或星载）激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。

按照有效扫描距离可分为：

（1）短距离激光扫描仪：其最长扫描距离不超过3m，一般最佳扫描距离为0.6～1.2m，通常这类扫描仪，不仅扫描速度快且精度较高，适合用于小型模具的量测。

（2）中距离激光扫描仪：最长扫描距离小于30m的三维激光扫描仪属于中距离三维激光扫描仪，其多用于大型模具或室内空间的测量。

（3）长距离激光扫描仪：扫描距离大于30m的三维激光扫描仪属于长距离三维激光扫描仪，其主要应用于建筑物、矿山、大坝、大型土木工程等的测量。例如，奥地利Riegl公司出品的LMS Z420i三维激光扫描仪和加拿大Cyra技术有限责任公司出品的Cyrax2500激光扫描仪等，属于这类扫描仪。

（4）航空激光扫描仪：最长扫描距离通常大于1公里，并且需要配备精确的导航定位系统，其可用于大范围地形的扫描测量。

要保证扫描数据的精度，就必须根据项目的需要，在相应类型扫描仪所规定的标准范围内使用。

2 三维激光扫描仪外业数据采集

要进行外业数据的采集，首先要选择合适的位置设置测站。选取视野开阔，行人车辆较少的地方，架好三脚架，将三维激光扫描仪固定在三角架上，再选择合适的位置（或者已知点）摆放球状标靶，并依次对其进行编号，以便于后期点云数据的编辑操作。

首先要开机预热约5分钟左右，然后在仪器设置中输入工程名称，量取仪器高，并将仪器高及标靶的坐标、高程等数据输入仪器，选择扫描方式，可以进行全景扫描，也可以指定角度范围进行扫描。设置好后保存，完成设站。设站完成后，就可以进行扫描数据采集了，直到设置范围内景物扫描完毕。

一般情况下由于扫描物范围过大，或者被扫描物体的形状较复杂，一次设站往往不能完成物体的扫描，这就需要多次迁站，重复上述过程，以完成整个物体的扫描。为了拼接建模的需要，各测站中，要保持三个以上公共点。

3 扫描数据的内业处理

3.1 扫描数据的预处理

野外数据采集完成后，回到室内，将点云数据传入电脑，应用相应专业软件对扫描数据进行预处理。

由于外业环境较为复杂，在数据采集过程中避免不了人员及车辆的通过。人员及车辆的数据信息就会被采集到仪器中，数据量大大增加，对于三维建模没有用处，且会影响程序的运行速度，需要将其剔除，这就是点云数据的去噪声。

点云数据采集的是海量数据，数据量过大会影响程序的运行速度，因此在不影响曲面模型重构和保持一定精度的前提下需要对采集的数据进行适当删除精简。常用的精简方法有：平均精简即原点云中每n个点保留1个；按距离精简即删除一些点后使保留的点云中点与点间的距离均大于某值。

3.2 三维建模

对空间信息进行可视化表达，即进行三维建模，通常有两类方法：基于图像的方法和基于几何的方法。基于图像的方法是通过照片或图片来建立模型，其数据来源是数码相机。而基于几何的方法是利用三维激光扫描仪获取深度数据来建立三维模型，这种方法含有被测场景比较精确的几何信息。

扫描时往往在一站不能测出所有数据，而需要从不同位置、多视角进行多次扫描，即多次设站。各测站采集的点云就需要对齐、拼接。点云对齐、拼接可以通过在物体表面布设同名控制点（各测站间的重合标靶）来实现。

为了真实地还原扫描物体，需要将扫描数据用准确的曲面表示出来，这个过程叫曲面重构。常见曲面有以下几类：三角形网格、细分曲面、明确的函数表示、暗含的函数表示、参数曲面、张量积B样条曲面、NURBS曲面、曲化的面片等。

曲面重构完成后，下一步就可以进行扫描物体的三维建模，还原扫描物体的本来面目，点云数据处理步骤基本完成。

4 注意事项

进行三维激光扫描测站的选择，应注意该选在视野相对开阔的地方，四周遮挡物较少，这样扫描范围广，减少测站的设置，提高工作效率，加快工作进程。

其次测站的选择离观测对象不宜过近，以免仰角太大，影响成像的效果。

在扫描过程中，人员尽量减少在仪器前的走动，以免影响扫描结果，增加数据的采集。

各测站间一定要有3个以上重合点，且要有相应的编号，便于数据的拼接建模。

5 三维激光扫描仪发展前景

三维激光扫描的主要特点是实时性、主动性、适应性好。三维激光扫描数据经过简单的处理就可以直接使用，无需复杂的费时费力的数据后处理；且无需和被测物体接触，可以在很多复杂环境下应用；并且可以和GPS等集合起来实现更强、更多的应用。三维激光扫描技术作为目前发展迅猛的新技术在文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等领域已有了广泛的应用，相信随着科技的进一步发展三维激光扫描技术将会在越来越多的领域得到充分的应用。

【参考文献】

[1]花向红，马立广.地面三维激光扫描测量技术研究[D].武汉：武汉大学，2005.

三维激光扫描仪范文第2篇

关键词：三维激光扫描 数据处理 地形图 误差 精度

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0058-01

地形测量一体化是运用测量仪器及技术，对某一地形进行外业测量，并通过内业进行数据处理、建模、生成地形图的一体化生产过程。对于地形测量，常见的技术方法是全站仪测图、GPS-RTK测图、摄影测量等。而对于危险区域的地形测量，如高海拔、地形险峻、环境恶劣区域的地形数据采集，传统的测量方法如全站仪测图不能快速的获取数据，且存在采点困难、作业效率低下等问题，而摄影测量虽然可以一次性获取大量空间信息，但存在周期长、效率低等问题。三维激光扫描技术实现了传统测量方法所不具有的优点：无需接触被测地形、高效率、高精度、快速获取高密度的三维点云数据。三维激光扫描技术是一种新型的空间信息数据获取手段，已经在变形监测、文物保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域得到广泛运用[1-3]。

1 三维激光扫描仪在地形测量一体化中的运用

1.1 测区概况

本次测区为一滑坡，其位于四川省汉源县县城东南约20公里的万工集镇，地处大渡河瀑布沟库区左岸，属于高中山地形，扫描区域的地形起伏略大，植被较少，减少了对采集到的云数据的干扰，对数据的预处理比较有利，提高了点云数据的真实性和可靠性。

鉴于本项目的地形特点，决定采用Leica Scanstation2三维激光扫描仪进行测量，使用拓普康GPT-7502全站仪布设控制网，其测角精度为2”，测距精度为±（2mm+2ppm）。

1.2 控制网布设

为了在统一的坐标系下对点云数据进行匹配拼接，在测区范围内埋设了用于设站和定向的控制点K1～K6，其均匀布设在测区内。扫描站点选择在视野开阔的区域，在保证精度的情况下，能最大范围的扫描到目标。

1.3 外业数据采集

考虑到该地形的特殊性，采用分站式的扫描方式对测区进行大面积的扫描，即以测站为中心，对周围一定距离半径的区域进行扫描。

该三维激光扫描仪与常规全站仪测量不同，可采用已知后视点坐标的自由设站法，置平后无须定向即可测量。将仪器安置在K1上，在测区选择3个不在同一条直线上的点安放蓝白标靶，将其中一个标靶安置在K2上，启动配套的Cyclone软件并建立数据库与工程文件，通过设置角度范围对扫描区域进行拍照，设置好参数后对目标区域进行扫描。然后依次把扫描仪架设在K3、K5、K6、K4、K2上，采用相同方法进行扫描，直到所有扫描完成。

每测站扫描结束后进行数据的现场检查，判断是否有区域扫描遗漏，检查标靶的采样率是否符合要求，检查无误后对每一测站的数据进行命名，包括测站名称、扫描顺序等，然后保存。

1.4 内业数据处理

点云数据采集完成后，应用Cyclone软件及Geomagic Studio 12软件对采集的数据进行处理。其处理过程主要包括：不同测站点云的拼接、噪声处理、点云滤波平滑、抽稀压缩、空洞修补及数据输出。

1.5 地形图的绘制

经过预处理得到的点云数据其三维坐标是基于扫描仪坐标系统的，而地形图采用的是国家坐标系统，因此，在用点云数据绘制地形图前需将基于三维扫描仪的点云数据坐标系转换到国家坐标系中。在此采用四参数模型进行平面坐标的转换，而高程的转换采用平面拟合法。

转换完成后，从点云数据中提取居民地、交通设施、河流、陡坎、独立地物等地物点坐标并编辑制图。其他高程点过滤植被后，按照成图比例尺大小，选择合适的点间距，稀释点云数据，将采样得到的点云数据导入到CASS中建立DTM模型，生成等高线。将地物和等高线图形进行叠加编辑，最终完成地形图。

1.6 成图质量检查

对三维激光扫描仪所获得的点云数据所成的地形图进行质量检查，主要采用全站仪所测检核点的三维坐标和三维激光扫描仪扫描得到的点三维坐标进行对比计算，求出此类点的平面中误差和高程中误差[4]，进行质量检查。

本次在测区内均匀布设了5个检核点，扫描时在检核点上安置标靶。采用全站仪测得5个检核点的三维坐标和扫描仪转换后坐标数据进行比较来检查地形图的可靠性，见表1。

通过表1可以看出，两者获取的检核点平面坐标差值的绝对值最小为4mm，最大值为17mm；高程差值的绝对值最小值为4mm，最大值为28mm。采用表1中的数据，计算得到检核点的平面中误差和高程中误差为：M??x=±15mm，My=±14mm，Mh=±20mm。

对采用三维激光扫描仪得到的点云数据与利用全站仪测得的三维坐标，其检核点的平面坐标中误差

2 结论

将三维激光扫描仪用于地形测量是完全可行的，在地形测量一体化中，采用三维激光扫描技术完全能够满足一般地形图测量的需要，与其他地形图测量方法相比较，其能够实现真正的一体化，利用三维激光扫描仪与计算机相结合得出的地形图，大大提高了效率，节省大量人力物力，尤其是在地形险峻、人难以到达的地方有着极大的优势。

参考文献

[1] 彭维吉，李孝雁，黄飒.基于地面三维激光扫描技术的快速地形图测绘[J].测绘通报，2013（3）：70-72.

三维激光扫描仪范文第3篇

[关键词]RIEGL VZ-1000 地面三维激光扫描仪 点云

[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-116-2

1引言

地面激光扫描仪技术采用高速激光测量技术，以高精度高密度离散点云形式来反射测量目标对象表面的三维形态信息，然后对点云观测数据进行处理，提取目标对象矢量化三维空间形态信息。

RIEGL VZ-1000三维激光扫描系统主要由三维激光扫描仪，软件部分包括系统控制软件和数据后处理软件RISCAN_PRO等，除此之外还配有GPS定位系统全站仪等常规测量系统为后续进行地面空间数据获取及数据拼接提供支持。

瑞格三维激光扫描仪其扫描原理是三维点云数据采集设备，主要包括激光发射器措施控制系统和测量每个激光脉冲水平角度与垂直角度根据空间三角函数的的原理计算出激光点在被测场景中的三维三坐信息，其工作原理是三维激光扫描仪发射出一个激光脉冲信号给物体表面反射后几乎沿相同的路径返向传到接收器。测程范围达到1400米，扫描精度5mm@100m。

2野外数据采集处理

数据采集包括根据扫描对象和周围环境进行设站，站点标靶点的安置采集参数的设置扫描区间（角度设置）相机分辨率等外业数据扫描等。在摆放标靶点反射片时应该形成不规则三角形或多边形一般距离控制到3-5米范围内，这样可以倾斜扫描时扫描高度大一些，一般反射片不少于3个，同时在点云容易找到标靶反射片的位置，这一点非常重要否则可能导致扫描站作废。反射片的实地坐标可配合GPS RTK采集。

3数据后处理

（1）建立工程及数据下载：下载点击工具栏“project”命令-“New”-选择工程在计算机中存贮位置并为工程命名；双击工程名在出现的对话框中点击“Instrument”命令并且在“Network”命令下设置对应扫描仪中IP地址。点击工具栏“HELP”-“download and convert”-选取需要的数据进行下载。（可右键工程名称点”check all”全选所有数据）

（2）选取反射片或公共点：在新接触RIEGL扫描仪或无明显公共特征地物的情况下不建议运用选取公共点进行点云数据的拼接，最好是每站摆设3个反射片来进行粗拼和坐标系的转换。选取反射片一般在2D视图下灰度模式中的点云数据中选取在反射片的中心点击右键，选择“create tiepoint here”输入点名称（点名称应便于记住并且与选取的公共点区分开）在2D视图中选取反射片后，可在3D视图中拖入标记的反射片来检查标记的反射片位置是否正确。

（3）导入外业实测反射片坐标：把外业RTK点（TXT格式或者CSV格式）导入TPL（GLCS）需要注意X6位Y7位； 如果我们是用选取公共点进行站站之间的粗拼，或用反射片进行粗拼，可以在TPL（GLCS）中选取所有点右键，复制到TPL（PRCS）。注意：一般我们在野外作业时都是用磁罗盘进行定向配合GPS进行数据扫描，内业一般就可以不用进行粗拼，所以我们不用将TPL（GLCS）中的点复制到TPL（PRCS）中。

（4）粗拼：就是将站站之间的位置在一定的误差范围内重合。粗拼有三种方法，①在野外作业时都是用磁罗盘进行定向配合GPS进行数据扫描，相对位置不会发生太大的变化。某些个别站因为各种原因可能会发生相对位置变化很大的情况，我们可以通过改变某站扫描数据的X、Y、Z坐标进行粗拼。通过扫描仪中反射片坐标TPL（SOCS）与RTK所测坐标进行点与点匹配进行粗拼。将RTK所测的TPL（GLCS）在每站的TPL里面选择TPL（GLCS） 寻找“同名点”（和导入的控制点匹配）点到点，设置正确的容差和匹配点个数。②如果无法匹配的时候首先检查容差设置和匹配点数量的设置，如果还不行打开3D点云看选取的位置是否在所要选取的位置上。③如果在这一站里没有找到这三个反射片可以通过手选3个公共点与有公共部分的站进行匹配。

（5）手动拼接：在相关两站点云中分别选择至少三对同名点，通过每一站的TPL（SOCS）中的“寻找同名点功能”与其他站进行拼接。用此拼接方法时需注意设定一站为基础站，其他站一次往这站上拼，每进行一次粗拼，就要马上做一次精拼（例如scanpos001为基准站，首先在scanpos001和scanpos002的点云中选取至少三对同名点，然后在scanpos002的TPL中点击寻找同名点，勾选scanpos001站进行粗拼，之后马上对这两站进行精拼，然后在选取scanpos003与scanpos002的同名点进行粗拼）。

（6）精拼（多站点拼接）：①准备数据，在工具栏拼接命令下进行创建用于拼接的基础数据，设置参数（如果是做地形max plane error=0.02m（建筑的话为0.015）、max edge lenth=2m（建筑的话为1）、reference range=设置站站重叠长度或测程的一半）。②精拼打开多站点拼接命令，锁定基础站，如果多站已拼接好需将拼好站锁定（拼好一站锁一站），在拼接过程中一定要一站一站拼。需要设置的参数（设置搜索半径，半径大小根据粗拼的结果来定；设置误差递减，幅度不要太大；）根据计算的结果重复设置更小参数直至达到最优结果；检查点云数据，看无明显分层即可。

（7）坐标转换：三维激光扫描仪获取的点云是以扫描仪激光发射器位置为原点的扫描坐标系（SP），每一个点的位置都能准确的在此坐标系中体现出来，将数据转换到我们测量施工坐标系中的话，就需要计算一个坐标转换参数，高精度GPS的作用就是为了提供计算坐标转换参数需要的数据。SP坐标系为每一站的扫描坐标系，gl坐标系为大地坐标系，将sp坐标系数据都统一转换到gl坐标系中。

若采用每站三个反射片粗拼的方法（即粗拼方法二），首先需要删除TPL（prcs）里的所有点，之后将每一站TPL（socs）中的点复制到TPL（prcs），打开TPL（prcs）进行点对点匹配（坐标转换）。

若没有才用三个反射片粗拼的方法，可直接将每一站TPL（socs）中的点复制到TPL（prcs），打开TPL（prcs）进行点对点匹配（坐标转换）。

（8）数据分块：对于较大区域的测图，由于GPS误差、拼接误差等多方面因素的影响，外业所采集的控制点在坐标转换过程中不可能完全应用，为了提高精度我们需要将数据分为几块，保证每一块内采集的所有控制点都能在满足精度要求的情况下使用。

（9）数据合并和抽稀：在OBJECTS里面的POLYDATA中右键新建一个POLYDATA文件，然后再出现的对话框中选择所要合并的文件，并在设置中点击octree命令在increment栏中确定抽稀的间隔距离，勾选Conbine命令合并选择的数据。

（10）剔除植被打开合并好的数据，通过正视图、侧视图等删除噪点；部分选取数据，点击terrian filter 按钮，选择工程坐标系（GLCS）设置vegetation 剔除植被、mining-object剔除矿上上的物体、mining-points below terrain为剔除低于地面的点。在运行剔除植被之后，所有被计算机认为是植被的点将处于选择状态，在这当中通常会有一些坡坎点，我们需要手动的将这些有用的点进行保留，进入选择状态，选择空五角星图标，手动选择需要保留的点。

对点云进行检查把不参与生成等高线的点（噪点、植被、房屋等）手动框选删除。

（11）选取地物点为了在CAD中描图更加明显，我们通常选取原始点云中的地物进行绘制，打开有地物点的原始点云数据，手动选择地物部分，用复制命令将这些点创建为一个新的polydata。

（12）点云附色：在原始点云数据上点击右键，选择color from image，本站拍摄的照片将会附到点云数据上，之后通过在视图中选却ture color一项查看彩色点云数据。

（13）导出点云数据：在polydata中选取处理好的数据点击右键选取export命令-选择保存类型1、选择ascii格式导出ID X Y Z，加一列逗号当高程点导入CAD；2，选择地物导出DXF格式可以作为底图导入南方CASS成图软件进行展点绘制不同比例尺地形图。

4结束语

三维激光测量技术应用越来越广泛，是近年来研究的热点，只有三维激光扫描基础知识掌握后不断完善测量技术，经过不断的探索才能广泛应用于各个领域，目前国内没有计量检验机构及各项规范要求，如何建立客观和统一的计量评判尺度，这是摆在我们面前需要和值得去探讨的问题。

三维激光扫描仪范文第4篇

【关键词】激光 扫描 装置

1 前言

在现代检测领域的很多场合，我们需要快速、准确、有效地获取空间三维信息。传统测量技术主要是单点精确测量，可以很方便的测量出工件的几何参数，但是用来建模就很困难。理论上，我们可以对一个物体测量许多个点，然后根据这些点的参数来建立物体的三维模型。为了准确描述目标结构的完整属性，需要大量的测量点采集，少则几万个，多则几百万以上，如果用传统的测量方法，工作量太大，效率太低。

传统的检测方法和技术很难快速准确地获取各种大型、复杂、不规则被测物体或实景的三维数据信息。利用三维激光扫描技术，可以迅速地获取将被测物体的多维数据信息，进而可以快速复现被测物体的三维实体模型。同时，还可以对激光扫描中获取的三维点云数据进行有限元分析、仿真分析、任务模拟等后续的处理工作，也可以作为UG、CAD、有限元等各种正向工程工具对称应用的工具。三维激光扫描技术应用广泛，但是成本也较高。本文介绍一种简易的三维激光扫描实验装置，利用一些简单的元器件即可组装，完成基本的扫描任务，可较好地应用于课堂教学。

2 实验装置的工作原理

由激光发射器将红外光照射到被扫描物体上，利用改进后的摄像头（只能吸收红外光）对物体进行拍摄。摄像头采集的信息经软件处理后生成点云，再将点云模拟成物体的具体形状，实现三维扫描功能。

3 元器件的选用

3.1 激光发射器的选用

激光发射器的作用是产生激光并将其照射到被扫描物体上。激光照射到物体表面一般有两种类型，点状和线状。线型光照射到被测物体反射后得到的是一个扫描截面的数据，所以采用线型光可以加快扫描速度，精度也较高。虽然线型光的光亮强度会随着距离的增加而衰减，但是当被扫描的物体距离较近时，完全可以满足要求。

对于激光发射器的选择，主要考虑发射波长和功率。本装置建议选用波长为850nm的红外激光发射器，与后续的红外滤光片相配套（见“摄像头的选用”）。为了能够缩短摄像机曝光速率进而从画面上过滤到环境光的干扰，一般选择较高的激光器功率。选择较高功率的激光器还可以增加扫描距离。但是，选择激光发射器时还应考虑安全问题，功率越大，存在的安全隐患也越大。所以，本装置不宜选取功率较大的激光发射器，建议选择功率小于100MW的激光器，并时刻注意在使用时不能用眼睛直视。

3.2 摄像头的选用

摄像头的作用是采集图像信息。如果摄像头只能采集物体表面被照射的光线而不采集其他光线，这样成像的效果最好，可大大减小环境干扰。一般市面常见的USB VGA摄像头（像素越高越好）即可满足要求，但是需要对其做一改进。为了能够使摄像头只采集物体表面上的光线，需要移除摄像头镜片中的红外截止滤光片，自行安装一个红外滤光片。

红外滤光片允许红外光透过而对可见光截止，它的透光波长范围要与前面所选的红外激光发射器波长相对应。如果不移除红外截止滤光片，则只能够感受到很微弱的红外信号。

3.3 伺服电机的选择

为了能够扫描物体的全部或某一特定轮廓形状，需要激光发射器与摄像头一起相对被扫描物体做旋转运动。实现这一运动有两种方式，即手动与自动两种方式。手动形式最简单的方法就是手持物体或激光器使其旋转，另外一种方法就是将激光器安装在专用支架上，然后手动旋转调整。自动形式则需要采用步进电机，通过步进电机控制工作台，带动激光器或者物体做精确的旋转运动，可以相对转动某一指定的角度。

本实验装置中选用的摄像头帧率是30fps，扫描速度不快，对步进电机无太高要求，只要能够直接控制定位到指定角度，驱动相对容易即可。普通的标准舵机虽然精度相对较低，但是考虑到本装置的成本与使用场合，可满足要求。

4 图像的处理和渲染

利用专门软件对摄像头采集的图像信息进行处理，生成点云，从而建立被扫描物体的三维模型。由于采用了红外激光器，在加装滤光片后，背景光干扰被有效的去除。画面上除了激光光斑外，几乎看不到别的内容。红外激光在摄像头中将以偏紫色的色彩显示。一般情况下，可自行编写软件来查看3D点云，也可以利用开源的MeshLab、Matlab、Blender等工具查看点云。对于一般的实验装置，可以选择david-laserscanner或者blender软件，这两款软件使用方便、功能强大。

5 结语

现在市面上有很多三维激光扫描装置，功能强大并且精度很高，但是价格不菲。文中介绍的扫描实验装置结构简单，只要明白了工作原理，完全可以自己组装，能够实现基本的扫描功能，价格低廉，非常适用于课堂教学和学生的课外知识拓展。但是本实验装置也存在一些问题，比如扫描精度有待提高，如何将多次扫描的点云对接起来等。相对于几千元甚至数万元的激光扫描仪，该实验装置具有非常高的性价比。

参考文献

[1]杨蘅，刘求龙.三维激光扫描仪的工程应用[J].红外，2009（08）：24-27.

[2]范海英.三维激光扫描系统的应用研究[J].辽宁科技学院学报，2009（02）： 34-35.

[3]赵晓明，洪波.三维激光扫描仪应用技术研究[J].价值工程，2010 （09）：236.

[4]李兆遥严勇.三维激光扫描在工程测量中的应用研究[J].苏州科技学院学报（工程技术版），2009（01）：48-52.

三维激光扫描仪范文第5篇

[关键词]三维激光扫描系统 测量原理 数据采集 精度

[中图分类号] TU198+.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-138-1

0引言

三维激光扫描系统是可深入到所有复杂的现场环境和空间中，透过三维激光扫描可以将各种大型的、不规则、复杂的、非标准或标准等实景或实体的三维数据完整地采集到电脑上，快速地重构目标的三维实体模型，在采集的三维激光点云数据也能把目标的完整数据应用在各种后处理工作对称应用的工具。

1三维激光扫描仪的测量原理

三维激光扫描仪是在激光的相干性、方向性、单色性和高亮度等特性的基础上，在同时注重操作简便和测量速度上，从而保证了测量的综合精度，而其测量的原理是主要分为有测距、扫描、测角、定向这四个方面。

1.1三维激光扫描仪的测距原理

由于激光测距是激光扫描技术十分重要的组成部分，对于激光扫描的定位以及获取空间三维信息是具有十分重要的作用。现阶段的测距方法主要是有：相位法、三角法、脉冲法。

测距方法都有其优缺点，而主要是集中在测程和精度的关系上，脉冲测量的距离最长，可是精度会随距离的增加而降低。相位法用于中程测量，具有比较高的测量精度，可它是通过两个间接测量才能够得到距离值，三角测量测程最短，可是精度最高，适用于近距离、室内的测量。

1.2三维激光扫描仪的测角原理

区别于常规仪器的度盘测角方式，激光扫描仪是通过改变激光光路而获得扫描角度。把两个步进电机与扫描棱镜安装在一起，进而分别实现水平和垂直方向扫描。步进电机也是一种将电脉冲信号转换为角位移的控制微电机，它能够实现对激光扫描仪的精确定位。

1.3三维激光扫描仪的扫描原理

对于三维激光扫描仪是透过内置的伺服驱动马达系统的精密控制的多面扫描棱镜的转动，决定着激光束的出射方向，能够让脉冲激光束能够沿着横轴方向与纵轴方向进行快速的扫描。扫描的控制装置为：摆动扫描镜和旋转正多面体扫描镜。对于摆动扫描镜是一个平面反射镜，是由电机的驱动来进行往返振荡，这种测距方式就是一种间接测距的方式，通过检测发射和接收信号之间的相位差，从而获得被测目标的距离。测距精度较高，主要应用在精密测量和医学研究，精度可达到毫米级。

1.4三维激光扫描仪的定向原理

三维激光扫描仪扫描的点云数据都在其自定义的扫描坐标系中，但是数据的后处理要求是大地坐标系下的数据，这就需要将扫描坐标系下的数据转换到大地坐标系下，这个过程就称为三维激光扫描仪的定向。

2三维激光扫描技术的应用现状

2.1三维激光扫描技术原理

三维激光影像扫描技术又称“实景复制技术”，全部所采集的三维建模数据和三维点云数据都能够通过标准接口的格式转换更为方便地为各种工程软件来直接使用。

2.2三维激光扫描技术应用现状

应用范围非常广泛，主要有建筑物、地形以及其他对象进行的高精度测量。

2.2.1能够塑造出高精度的数字地面模型以及城市模型

三维激光扫描影像数据是数据库与GIS系统更新一个重要的信息来源。其所采集到的三维点云数据在经过拼接与合并之后，从而进行数据的预处理剔除粗差，而应用数据滤波与分类算法而得到地面高程数据以及地物数据。地面高程数据是应用在塑造高精度的一个数字地面模型，地物数据在经过目标识别的处理和提取就可以实现建立城市三维模型。

2.2.2带状地形的测图数据采集

地面三维激光影像扫描仪能够进行野外局部带状地形区域的分段扫描。在具有一定重复扫描的区域内，可进行三维影像合并与拼接从而生成了带状影像图。亦可以透过一些测量控制点来转换到城市或国家坐标系中，利用地物和地形三维点云数据来建立模型，进而带状地形图亦可以生成。而对于公路、铁路、大渠大江两岸部分不规则的呈带状地形图的测量，可比常规的测量速度还要快、精度还要高。

2.2.3古文物建筑物测量和逆向工程的应用

地面三维激光影像扫描技术能够为三维测量及逆向工程、三维数字化设计、快速模具制造等相关技术方面而提供相应的服务。也能够快速高精度地完成复杂的古建筑结构测量，大型景观（如建造大佛景观）三维数字设计与模板制作。

2.2.4其它方面的应用

此外，地面三维激光影像扫描仪也可以应用在复杂工业设备的建模与测量、房产图测量与房屋建模、灾害三维实时监测、工程建筑物变形监测、矿山及隧道测量、事故灾害评估和大型水利工程安全监测与研究等方面。

3结语

（1）三维激光扫描系统是具有快速、细致以及高精度的这些特点。而如果让其应用在地形测绘的领域，就可以减轻测绘工作人员的作业强度，和减少作业时间，进而提高测绘效率，而且测绘也能够得到一个让人满意的结果。

（2）运用三维激光扫描系统在进行地形的测绘成图的工作时，也需要GPS、全站仪等设备来进行配合，从而空间每一个测站的位置也就确定了。

（3）若利用三维激光扫描系统得到的地形测绘成图的质量也会受到很多外在的因素影响，例如与测站的定位精度和目标物体的反射面有关的误差以及一些外界环境条件等。所以在使用的过程中就要尽可能地减少外在的因素对整个扫描质量的影响，从而获得更高质量的测绘成果图。

（4）三维激光扫描系统进行地形测绘成图的工作，是对于传统地形测绘工作的有力补充，这个系统是在测绘工作人员难以到达的区域而开展数据采集方面占有十分大的优势。

参考文献