基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立-论文.pdf

《基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、12O·北京测绘-2O14年第4期基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立徐凯郝洪关郭亚兴(吉林省基础测绘院，吉林四平136001)[摘要]三维激光扫描仪可以连续、自动、快速获取目标物表面的采样点数据。本文以文物为例，介绍三维激光扫描仪的工作原理，给出三维数据获取、数据处理、模型建立的基本方法和结果。探讨采用点云数据进行文物建模的方法。[关键词]三维激光扫描文物建模[中图分类号1P234．4[文献标识码]B[文章编号]1007—3000(2014)04—3随着信息科学技术的不断发展，三维模拟、码相机，可以直接获得目标物的影像。通过传动实物重构、虚拟现实等理论的相继提出，人

2、们对装置的扫描运动，完成对物体的全方位扫描，然事物的认识已从平面二维空间，逐渐转向空间三后进行数据整理，通过一系列处理获取目标表面维立体思维模式。三维激光扫描仪的出现解决的点云数据。了这一实际问题，特别是机载激光扫描系统发展激光测距仪主要由激光发射器、接受器、时很快，已经用于快速获取大面积的三维地形数间计数器、微电脑、软件组成。激光测距主要应据]。基于地面的三维激光扫描系统目前正引用两种测量原理：脉冲测时测距和激光相位差测起广泛的关注，是三维激光扫描发展的一个重要距。脉冲式测距主要包括以下4个过程，激光发方向，已在数字化文物保护、工业测量、数字城射器周期地驱动激光二极管

3、发射激光脉冲，同时市、地形可视化、智能交通、土木工程等领域有着接受由目标表面后向反射信号，利用稳定的石英广泛的应用。钟对发射与接收时间差作计数，利用微电脑计算传统的测量方式是单点采集，获取的是单点仪器和扫描点问的距离值。相位式测距则是通数据，而三维激光扫描测量技术不需要合作目过测定激光在待测距离上往返传播所产生的相标，可以自动、连续、快速地获取目标物表面的密位延迟而问接测定传播时间，从而求得待测距集采样点数据，即点云数据。获取的信息量也从离。与脉冲式测距相比，相位式测距速度更快。点的空间位置信息扩展到目标物的纹理信息和三维激光扫描仪的原始观测数据主要包括：颜色信息，并且

4、拥有许多自己独特的优势，例如①根据两个连续转动的用来反射脉冲激光①数据获取速度快、实时性强；②数据量大，精度的镜子的角度值得到激光束的水平方向值和竖较高；③主动性强，能全天候工作；④全数字特直方向值。征，信息传输、加工、表达容易]。②根据激光传播的时间计算仪器到扫描点本文采用Leica的HDS8800三维激光扫描的距离，根据这个距离，再配合激光束的水平方仪，结合==三维激光扫描仪的基本工作原理，探讨向角和垂直方向角，可以得到每一扫描点相对于从数据获取到建模的整个流程。仪器的空间相对坐标。③扫描点的反射强度等。根据前两种数据1三维激光扫描原理计算扫描点的i维坐标，扫描点的

5、反射强度则用1．1三维激光扫描仪工作原理来给反射点匹配颜色。点的表示形式为(X，Y，2，j三维激光扫描仪的构造主要包括：一台高速reflectivity)]，不仅包含点的空间位置还包含点精确的激光测距仪、一组可以引导激光并以均匀的反射强度。角速度扫描的反射棱镜，部分仪器具有内置的数三维激光扫描仪的工作过程，实际上就是一[收稿日期]2014一o3—13[作者简介]徐凯(1981-)，男，汉族，吉林通化人，工程师，现从事摄影测量内业、地理信息系统数据建库、遥感影像处理、地图制图、维激光扫描仪的应用等方面的研究与生产工作。2014年第4期·北京测绘·个不断数据采集和处理过程，

6、它通过具有一定分置，标靶数、标靶位置。辨率的空间点坐标(X，Y，z)，其坐标系是一个与扫(2)扫描：采用HDS8800三维激光扫描仪和描仪设置位置和扫描仪姿态有关的仪器坐标系系统软件Cyclone7．1在电脑的控制下进行扫所组成的点云图来表达系统对目标物体表面的描。在每一测站设置采样间隔、距离等参数，扫采样结果¨5]。描目标物、标靶，获得目标物和标靶的采样点点1．2三维激光扫描仪的定位原理云图。地面三维激光扫描测量系统对物体进行扫描后采集到的空问位置信息是以特定的坐标系统为基准的，这种特殊的坐标系称为仪器坐标系，不同仪器采用的坐标轴方向不尽相同，通常其定义为：坐标原点位

7、于激光束发射处，z轴位于图1吉林省图书馆点云图仪器的竖向扫描面内，向上为正；X轴位于仪器的(3)测量标靶的坐标：采用全站仪测得标靶横向扫描面内与Z轴垂直，且垂直于物体所在方坐标，用于把仪器坐标系下的点云数据纠正到测向；Y轴位于仪器的横向扫描面内与X轴垂直，量坐标系下，已知后视点以及当前测站点的坐且与X轴、Z轴一起构成右手坐标系，同时Y轴正方向指向物体[6]。标，可以获得作为前视点标靶的坐标，数据格式是X、Y、Z形式。2三维激光扫描数据处理(4)坐标纠正：坐标纠正有两种方法，即采用标靶纠正和采用点云纠正。前一种适用的条件要建立一个目标物的数