三维激光扫描仪分辨率的测试方法.pdf

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1、三维激光扫描仪分辨率的测试方法陈涛，等TestMethodfortheResoIutionofThree—dimensionalLaserScanner醇满纠格昌旅借魏胡(长安大学汽车学院交通部汽车运输安全保障技术重点实验室，陕西西安7100“)摘要：为获取便携式三维激光扫描仪分辨率与扫描范围间的量化关系，以creaform公司的HandyscanExAscan扫描仪获取标准块在不同分辨率等级下的点云数据，应用逆向校核软件GeomagicQualify测试试验数据样本，并采用方差分析和加权平均的统计方法分析样本数据。试验结果显示，ExAscan扫描仪的四级分辨率

2、与扫描范围间均呈线性关系，且拟合度均超过0．979，该测试方法可快速有效地判别三维激光扫描仪的分辨率水平。关键词：三维激光扫描仪加权平均法方差分析分辨率拟合鉴定中图分类号：TP204文献标志码：AAbstract：Inordertoacquirethequantitativerelationshipbetweentheresolutionandscanningrangeoftheportable3Dlaserscanner，theHandyscanEXAscanscannerofCI℃af0ⅡnInc．isappliedtogetthepointclouddat

3、aofthereferenceblockunderdifkrentresolutiondegIee，andthereversecheckingsoftwareGeomagicQualifyisusedtotesttheexperimentaldatasample，andthestatisticalmethodofanalysisofvariance(ANOVA)andweightedaVerageareadoptedtoanalyzethesampledata．Thetestresultshowsthatthereisalinearrelationshipbet

4、weenthefourresolutionlevelsandsanningmngesofEXAscanscanner，andthe6tnessisgreaterthan0．979-thistestmethodcanquicklyandemcientlydistinguishIesolutionlevelof3Dlaserscanner．Keywords：ThI℃e—dimensionallaserscannerWeightedaveragemethod0引言目前，便携式三维扫描仪的应用非常广泛，主要用于逆向工程、实物拍摄、创建产品的三维模型和有限元分析的数据捕捉

5、等。这些领域对三维扫描仪的数据精度和分辨率精度都有很高的要求，因此，在选用扫描仪时必须确认其精度和分辨率，才能获得满意的三维数据模型‘1I。随着扫描仪技术的日趋成熟，尚缺少与便携式激光扫描仪分辨率指标相关的国际或国家标准出台。国内外对分辨率的研究主要倾向于对分辨率影响因素的研究。如通过对比不同种类扫描仪测试结果来分辨扫描仪分辨率优劣旧1，分析扫描仪扫描距离和角度对扫描仪分辨率的影响’3“。，以及利用计算公式来计算一定面积上点云的密度与扫描仪分辨率间的关系‘51。但通过研究扫描仪分辨率的影响因素，仍不能给出一个简单、直观、可操作的仪器使用判别方法。本文在进行国家科

6、技支撑计划基金资助项目(编号：2009BAGl3A07)；国家自然科学基金资助项目(编号：50908020／E080701)。修改稿收到日期：20ll—09—26。第一作者陈涛(1974一)，男，2005年毕业于长安大学车辆工程系，获博士学位，副教授；主要从事车辆系统动力学仿真和道路交通安全方面的研究。《自动化仪表》第33卷第10期2012年10月Analyslso±Vanance(A州OVA】Kesolutiont’lttingAppraisal大量试验的基础上，借助科学的统计方法，给出了一种可行的方案。1测试方法1．1三维扫描仪的结构原理便携式的激光扫描仪扫

7、描系统主要由扫描仪、控制器和电源供应系统三部分组成。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时，也集成了CCD以及仪器内部控制和校正等系统M。。三维激光扫描仪所采用的最基本的方法有飞行时间法(timeofnying，ToF)和三角测量法。飞行时间法利用激光发射到接收之间的时问延迟来计算距离。但由于光波的飞行速度达3×108m／s，为达到较高的距离测量精度，对于定时系统的时间分辨率有特别高的要求，较难在技术上得到实现。三角测量法则以传统的三角测量为基础。由于三维面型对结构照明光束产生的空间调制改变了成像光束的角度，即改变了成像光点在接收装置阵列上的位置

8、，因此通过对成像光点位置