基于三维激光扫描技术的古建文物逆向重建探讨.pdf

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1、浙江建筑，第28卷，第12期，2011年12月ZhejiangConstruction，Vo1．28，No．12，Dec．2011基于三维激光扫描技术的古建文物逆向重建探讨Discussionson3-DimensionalLaserScanningTechnologyBasedReverseReCOnStrUCtiOnofAncientArchitectureRelics宁玲NINGLingf1．苏卅l科枯学院律镝与城市规划学院．江苏苏州215011：2．苏卅I科技学院设计研究院有限公司，江苏苏州2l5011)摘要：介

2、绍了三维激光扫描仪的技术特点和基本工作原理，探讨了三维激光扫描仪在实际应用中的方法与步骤。同时，对古建文物逆向重建中的一些有关问题进行了归纳总结。关键词：三维激光扫描技术；古建文物；逆向重建中图分类号：TB22；TP751文献标识码：A文章编号：1008—3707(2011)12—0017一O3古建文物常常由于人为因素、自然灾害等原因造扫描系统，VIUscan具有高性能的技术特点，其精度成损坏，因此，古建文物的逆向重建工作具有重要的实指标：0．05mm，扫描速度：18000测量／s，分辨率：际意义。无论是逆向重建，还是修

3、缮修复，古建文物完0．1mm；工作温度：0℃～40℃；尺寸172mmx整准确的数字档案或测绘图纸是必不可少的。一般来260mm×216into；重量1300g。同时，由于是手持，说，古建文物的装饰、纹理图案都比较复杂，传统的测还具扫描死角相对较少等优点。绘方法具有一定的局限性，如测绘效率低、精度差，有VIUscan系统功能十分强大，但系统组成简单时需触摸被测对象等，而一些古建文物往往是不允许且易操作。数据采集由三维激光扫描仪主机(扫描触摸的。因此，对于一些诸如敦煌壁画、太和殿龙椅等头)及其数据采集系统完成，扫描操作控制系

4、统由测绘对象，传统测绘方法难以获得满意的测绘结果。外置高端配置的笔记本电脑完成，两者间由数据线三维激光扫描技术是近年来的一种新技术，具连接，系统本身无需任何定位装置。有扫描精度高、速度快、易操作等特点，在古建文物其扫描的基本原理是基于激光所扫描对象的三逆向重建工作中得到了越来越多的应用，如国外罗维曲线阵列，经扫描仪内置程序软件处理后生成网格马古城的虚拟重建、国内敦煌壁画、北京故宫等数字面，再由不同的网格面生成数字模型输出进行后期处档案的建立等都采用了三维激光扫描技术。理，完成逆向重建所需要的数据模型。图1为其数本文主要结

5、合VIUscan手持式自定位三维激光据采集工作原理示意图，表示在VIUscan和物体表面扫描仪，对其技术特点和基本工作原理、应用中的方自动生成的一个光学回路和扫描表面的生成过程。法与步骤以及在古建文物逆向重建中前期扫描测绘扫描对象的完整数字模型则是通过预先建立的与后期数据处理的一些有关问题进行初步探讨。全局坐标系，由扫描仪本身的内置程序或在后期处理程序中进行拼接形成。1VIUscan三维激光扫描仪的技术特点与工作原理2古建文物逆向重建方法与步骤作为世界上最新一代的手持式自定位三维激光采用三维激光扫描对古建文物逆向重建，可

6、以收稿日期：2011—08—30作者简介：宁玲(1962一)，女，安徽合肥人，讲师，从事建筑教学工作。18浙江建筑2011年第28卷坐标系的建立非常重要，关系到激光扫捕仪能否识别被扫描物体及采集的数据是否准确可靠等问题。2．2扫描参数设置扫描前的另一项工作是扫描参数设置，主要依据扫描对象纹理颜色、大小形状、细节的精度等进行设定。包括：(1)激光强度和相机快门时间。激光强度和相机快门时间参数一般根据扫描物体的表面特征来配置。使用时，将扫描头对准扫描物体发射激光，控制系统显示的激光强度和相机快门时间值达到50％图1工作原理示

7、意图～90％时，则扫描仪能够高效准确的获得扫描数据。当然，也可以根据经验手动调整参数。分成两个阶段：数据采集和数据的后期处理。前者(2)扫描分辨率与框域。扫描分辨率是根据扫主要是根据扫描对象与现场情况确定扫描方案，包描对象的精度要求来确定的，如果精度要求高，则扫括建立全局坐标体系和设置扫描参数，后者则是对描分辨率相应也要高，而扫描分辨率的设定则是通过采集的原始数据进行处理，以获得古建文物逆向重扫描框域来实现的。框域是扫描过程中在控制系统建所要求的数字模型。上用于显示观察扫描对象的虚拟立方体，框域越小分2．1对扫描对象进行

8、观察分析，确定坐标体系和辨率越高，如框域设定为500mm×500mm×500mm，扫描方案对应的分辨率分别有高0．98mm、中1．95mm、低与大型二三维激光扫描设备比较，手持式自定位三3．91mm三种可以选择；框域为1000mm×1000mm维激光扫描仪的操作相对容易，一般根据扫描对象的×1000him时，分辨率则