三维激光前瞻.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流三维激光前瞻.精品文档.三维激光扫描测量技术探究及应用如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面

2、三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。 三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。激光测量技术出现于上世纪80年代，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，它的出现引发了现代测量技术的一场革命，引起相关

3、行业学者的广泛关注，许多高技术公司、研究机构将研究方向和重点放在激光测量装置的研究中。随着激光技术、半导体技术、微电子技术、计算机技术、传感器等技术的发展和应用需求的推动，激光测量技术也逐步由点对点的激光测距装置发展到采用非接触主动测量方式快速获取物体表面大量采样点三维空间坐标的三维激光扫描测量技术。随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格方面的逐步下降，20世纪90年代，其在测绘领域成为研究的热点，扫描对象不断扩大，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一，许多公司都推出了不同类型的三维激光扫描测量系统。上世纪90年代中后

4、期，三维激光扫描仪已形成了颇具规模的产业。 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，典型的有瑞士的Leica公司、美国的3D DIGITAL公司和Polhemus公司，奥地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech公司、瑞典的TopEye公司、法国的MENSI公

5、司、日本的Minolta公司、澳大利亚的I-SITE公司、中国的北京容创兴业科技发展公司等。它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。 利用三维激光扫描仪获取的点云数据构建实体三维几何模型时，不同的应用对象、不同点云数据的特性，三维激光扫描数据处理的过程和方法也不尽相同。概括地讲，整个数据处理过程包括数据采集、数据预处理、几何模型重建和模型可视化。数据采集是模型重建的前提，数据预处理为模型重建提供可靠精选的点云

6、数据，降低模型重建的复杂度，提高模型重构的精确度和速度。数据预处理阶段涉及的内容有点云数据的滤波、点云数据的平滑、点云数据的缩减、点云数据的分割、不同站点扫描数据的配准及融合等；模型重建阶段涉及的内容有三维模型的重建、模型重建后的平滑、残缺数据的处理、模型简化和纹理映射等。实际应用中，应根据三维激光扫描数据的特点及建模需求，选用相应的数据处理策略和方法。现有各种类型的点云数据处理软件，如三维激光扫描仪配带的相应点云数据处理软件或逆向工程领域比较著名的商业点云处理软件，一般都具有点云数据编辑、拼接与合并、数据点三维空间量测、点云数据可视化、空间数据三维建模、纹理分析处理和数据转换等功能，但它们往

7、往具有通用的处理功能，对于特定的数据处理效果有一定的不足之处，在功能和性能上也或多或少存在一定缺陷，且一般比较昂贵。目前尽管三维激光扫描测量技术应用领域广泛，但相关的理论与方法研究仍有待于完善。 三维激光扫描测量技术在测绘领域有广泛的应用。激光扫描技术与惯性导航系统（INS）、全球定位系统（GPS）、电荷耦合(CCD)等技术相结合，在大范围数字高程模型的高精度实时获取、城市三维模型重建、局部区域的地理信息获取等方面表现出强大的优势，成为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。现在在工程、环境检测和城市建设方面等均有成功的应用实例，如断面三维测绘、绘制大比例尺地形图、灾害评估、建立3D城市模型、复杂建

8、筑物施工、大型建筑的变形监测等。随着三维激光扫描测量技术、三维建模的研究以及计算机硬件环境的不断发展，其应用领域日益广泛，如制造业、文物保护、逆向工程、电脑游戏业、电影特技等，逐步从科学研究发展到进入了人们日常生活的领域。三维激光扫描技术的介入促进了应用领域的发展，同时应用领域的大量需求成为研究的动力。 北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院充分利用学院相应的硬件条件，组建了专门从事三维激光扫描测量技术的研究团队，在三维激光扫描数据后处理、三维重建等算法研究、软件开发、基于三维激光扫描测量技术的应用研究等方面进行了研究，并取得了一定的研究成果。测绘与城市空间信息学院基于承担的故宫古代建筑数字化

9、保护项目和国家体育场的钢结构的激光扫描变形监测和建模项目，积累了较丰富的理论知识和实践经验，其研究成果具有重要的社会和现实意义。学院目前取得的研究成果，为三维激光扫描测量技术在文物保护、工程建设、三维场景重建等领域的成功应用提供了重要的技术支持。（朱光）1 The ProcessThe organ is made up of pipe shades, ornately carved baffles that go at the top and bottom of a set of pipes, restricting the airflow and modifying the sound of

10、 the organ. Below is an example of the pipe shades Jim was tasked in replicating. This pipe shade measures 74 long and 34 wide. Jim scanned the pipe shades which created a 3D model within the FastSCAN software exported the file from FastSCAN to his CAD/CAM software to create a toolpath he then sent

11、the toolpath file to his milling machine for carving Total carving time was about 23 hours: 11.5 hours for the roughing cut, 1.5 hours for preliminary finishing, and 10 hours for final cut. Both the front and back of these parts were carved to match the originals. FastSCAN?/SPAN As seen on Televisio

12、n ApplicationsCase Studies Video Sample Scans FastSCAN Software Delta Options Brochure PDFLeasing InformationSo fast and easy that it may trim days or weeks off your workload, FastSCAN is the ultimate laser scanner. With a simple sweep of the FastSCAN wand, you can create instant real time 3D images

13、 and databases-anytime, anywhere. FastSCAN is the industrys most flexible and most affordable scanner. Lightweight and Ultra-Portable FastSCAN is lightweight and ultra-portable. The entire system is supplied in a briefcase, and setup only takes a few minutes. As a result, you can readily scan object

14、s onsite, in their natural environments. The first laser scanner you can easily travel with, FastSCAN sets up almost anywhere, indoor or out. Real Results in Real Time FastSCAN instantly acquires three dimensional surface images when you sweep the handheld laser scanning wand over an object, in a ma

15、nner similar to spray painting. FastSCAN works by projecting a fan of laser light on theobject while the camera views the laser to record cross-sectional depth profiles.The objects image immediately appears on your computer screen. Because FastSCAN provides real-time visual feedback, monitoring and

16、controlling the scan process is straightforward. Unlike other scanners, FastSCAN automatically stitches your scans together, saving a great deal of time. The sweeps list enables turning individual sweeps on and off to facilitate optimizing the amount of data in your final output. Versatile Scanning

17、Capabilities Two different FastSCAN systems are available to accommodate varied scanning requirements and budgets. The Scorpion has two cameras, allowing for more detailed scans in fewer sweeps than the single-camera Cobra. While scanning an object, the dual cameras on the Scorpion wand view the las

18、er from either side to record surface profiles of the object. FastSCAN CobraFastSCAN ScorpionThe FastSCAN has an embedded FASTRAK unit, which is used to determine position and orientation, enabling the computer to reconstruct the full three-dimensional surface of the object. The system accurately sc

19、ans a wide range of non-metallic, opaque objects from small items such as a hand or figurine, to large items such as a door or sofa. A reference receiver is provided to enable scanning moving objects. The reference receiver can be attached to a headband to enable scanning a person, or can be adhered

20、 to an inanimate object using putty, tape or other similarmethod. The receiver allows you to conveniently reposition inanimate objects to scan hard to reach areas. No other scanner offers this feature. Scanning People The handheld laser scanner can be used to digitize a human shape for animation, mu

21、ltimedia, custom apparel design, biomedical research, forensics, etc. The following example demonstrates the scanners ability to: Scan a human subject rapidly while the subject remains still Use the second receiver on a headband to track involuntary movement of the subject Scan a complicated surface

22、 with convolutions that would normally be obscured from a conventional turntable-based laser scanner Scanning Objects The handheld laser scanner can be used to digitize the surface of objects for animation, rapid prototyping, 3D measurement, archiving, etc. The following example demonstrates the sca

23、nners ability to: Rapidly digitize the complete 3D surface of an object Save the data in industry standard formats to be used by other programs Advanced Features FastSCAN is loaded with advanced features to help realize absolute precision for every scan. The system works with virtually any PC, and t

24、he included software offers a full array of functions including image resizing, point of view shifting and more. To enable ascertaining how much data has been collected, the software incorporates a point cloud view. Moreover, you can select and delete raw data points from sweeps. The software also o

25、ffers numerous scan processing features such as fine smoothing, which you can use prior to exporting the scan. 3D data can be exported to a host of popular 3D modeling, graphics and CAD programs. The mechanical and optical stylus options make FastSCAN even more versatile. The mechanical stylus gener

26、ates position and orientation markers within the trackers spatial system. Because you can press in with the mechanical stylus, you can use it to mark points beneath the surface of a persons skin, for example. Captured data is clearly displayed on-screen. The optical stylus is built into the wand and

27、 turns the FastSCAN into a point digitizer. The location of the point on the objects surface, and the orientation of the wand are recorded whenever the wand trigger is depressed in laser point mode. Polhemus offers optional software packages to maximize FastSCANs capabilities. The Radial Basis Funct

28、ion (RBF) application automatically fills in holes in scans, producing watertight files, and greatly enhancing the systems functionality. An add-on for RBF, AAOP enables outputting the O&P medical file format. Polhemus also offers Sweep Registration software, which tightens up the stitching between

29、individual sweeps for smoother scans. Scan Through Glass (Refraction Correction) facilitates scanning objects through glass. Deltamakes surface and volume measurements on complex 3D shapes. 三维激光扫描技术及其在地质中的应用展望.pdf加拿大optechILRIS-3D Intelligent Laser Ranging and Imaging SystemOptechs ILRIS-3D Intellig

30、ent Laser Ranging and Imaging System is a complete, fully portable, laser-based imaging and digitizing system for the commercial survey, engineering, mining and industrial markets.A compact and highly integrated package with digital image capture and sophisticated software tools, ILRIS-3D is a 21st-

31、century solution that addresses the needs of commercial users. ILRIS-3D is field-ready and requires no specialized training for deployment. About the size of a motorized total station, with an on-board high resolution digital camera and large-format LCD viewfinder, ILRIS-3D has a visual interface si

32、milar to that of a digital camera. Field deployment is made extremely efficient by ILRIS-3Ds high data rate and large dynamic range - from 3 m to 1,500 m. ILRIS-3D is eyesafe in all modes of operation.ILRIS-3D is deployed by a single operator. The modular design ensures that all functionality is ava

33、ilable, making operation as easy as possible. Setup is rapid and simple - no leveling required - and the system is controlled via a wireless handheld PDA or laptop. The target area and scan status are displayed locally on screen, and data is written directly to removable media. Measurement area and

34、spot density are user definable.ILRIS-3D is designed for rugged field use, based on Optechs experience in designing and manufacturing laser-based industrial level monitors, object positioners and mining equipment. It is rated for operation from 0oC to 40oC, and is weatherproof for use outdoors. The

35、systems Class 1 and Class 1M eyesafety rating, large dynamic collection range and compact size all ensure that difficult surveys can be completed quickly, safely and accurately.ILRIS-36D ILRIS-36D offers all of the capability of ILRIS-3D while providing the added functionality of a 360 field of view

36、. ILRIS 36D comes equipped with a fully motorized panning and tilting base that allows for seamless coverage of large areas. The base is operationally integrated with the scanner and is controlled seamlessly through scanner control software.ILRIS-3DER Enhanced Range Optechs ILRIS-3DER (Enhanced Rang

37、e) option increases the range of the ILRIS-3D laser scanner by up to 40% - ILRIS-3D can now survey natural features over 1000 m away. The scanners eyesafety remains Class 1M, with the ability to maintain Class 1 by the simply push of a button.ILRIS-3DMC Motion Compensated Optechs ILRIS-3DMC laser sc

38、anner enables the collection of precise dynamic motion-compensated 3D data sets from a moving platform. When integrated with a GPS/IMU, the resulting georeferrenced data sets serve a multitude of applications. Use a boat, truck or even an airship to reach what youve never previously been able to sca

39、n quickly and efficiently. ILRIS-3DVP Value Package When youve got a scanning job to do, and you need it done accurately, on time and at an affordable price, Optechs ILRIS-3DVP laser scanner is the only solution.ILRIS-3DVP provides the same accuracy, durability and expediency as its big brother the

40、ILRIS-3D, but in an economy package. ILRIS-3DVP is a fast, accurate 3D laser scanner thats affordably priced. 硬实力指数：张兵 中国高光谱遥感应用技术出口发达国家中科院对地观测与数字地球科学中心副主任，中科院研究生院教授，继承和发展了童庆禧院士和薛永祺院士开创的高光谱遥感技术和应用，是我国高光谱遥感科学与技术从诞生走向成熟、从科研走向实际应用的最主要的贡献人之一。专家解读人类“鸟瞰”地球的梦想催生了遥感这门科学的兴起，高光谱遥感是遥感科学最前沿的领域。新中国建立后特别是最近的20多年，

41、中国的高光谱遥感科技研究取得了长足的发展，在某些方面的应用技术实现了出口。但是，由于缺乏持续性的支持，我们在仪器研制方面还处于落后局面。【详细】应用技术出口发达国家我们国家在高光谱遥感研究领域起步比较早，赶上了国际，但这几年尤其在仪器研制方面我们是落后的，一个很重要的原因是我们缺乏持续性的支持。 美国航空遥感技术最先进目前最成功的航空遥感卫星，就是前面说的分辨率是30米的那颗美国卫星，它的幅宽是7.5公里，有220个谱段，10纳米的光谱分辨率。民用空间非常广泛除了调查作物的品种、类型、种植面积等以外，还可以做到作物的叶绿素、氮磷钾含量的调查，但后者还正在研究之中，不是非常成熟。军用能让一切伪装

42、现出原形比如，你看到一个绿色的网，拍一般的图片，看起来都是一样的，但高光谱一看，就它能发现隐蔽的哨所、坦克、伪装起来的军事设施。国际对比高光遥感技术比较成熟的国家主要是美国、欧洲、澳大利亚、中国。在在应用技术方面，中国给美国、澳大利亚、日本、马来西亚都提供过技术支持；对大气研究方面，美国、欧洲和日本占优势。在航空遥感方面美国居于领先地位，目前最成功的航空遥感卫星，是分辨率30米的美国卫星。中国在高光谱遥感研究领域起步比较早，赶上了国际，但这几年尤其在仪器研制方面是落后的，一个很重要的原因是缺乏持续性的支持。在发展得很好的国家，第一代研制出来后，国家会再投入第二代、第三代的研发，给与一种持续性的

43、支持。中国高光遥感技术的发展发展阶段取得成果准备阶段(1996年-1999年) 1996年-1999年是高光谱遥感技术开发的准备阶段。在原地质矿产部“九五”重点科研项目“成像光谱方法技术开发应用研究”的支持下，中国国土资源航空物探遥感中心开始涉足这一高技术领域。通过研究，航空物探遥感中心进一步明确了成像光谱实用化技术体系建立中尚须解决的关键问题，认识到了掌握各种矿物的波谱特征和变异规律是正确和有效识别矿物的基础，单纯依靠数学方法进行矿物识别有较大的局限性；深入开展了矿物波谱变异规律的研究，进一步明确了基于岩矿混合光谱和光谱变异知识的矿物识别、混合光谱分解和端元选择方法是成像光谱技术实用化的必由

44、之路。【详细】开发阶段(1999年-2002年)1999年-2002年是高光谱遥感技术的开发阶段。 高光谱矿物填图分为矿物种类填图、矿物化学成分填图、矿物含量填图。矿物种类填图回答的是“是什么”的问题，矿物化学成分填图回答的是“由什么元素组成”的问题，矿化含量填图回答的是“由什么矿物组成”的问题，这三项技术的难度是依次增加的。中国国土资源航空物探遥感中心高光谱课题组在系统地研究岩石和矿物光谱的影响因素、分析其变异特性、开展矿物混合光谱的实验室模拟试验以及分析总结矿物混合光谱的变化规律的基础上，开发了“高光谱矿物分层识别谱系规则”，并申报了国家发明专利，建立了白云母、高岭石、蒙脱石、绿泥石、绿帘

45、石、蛇纹石、滑石、方解石、白云石等金属矿床常见的蚀变矿物的识别与填图规则。王润生说，该方法原理与实现简单，稳定性高，适合于技术的工程化与规模化应用。【详细】应用阶段(2002年-2005年) 2002年-2005年是高光谱遥感技术的工程化应用研究阶段。在分析大气、地面的非朗伯特性、太阳-目标-仪器的几何关系、光谱分辨率、空间分辨率、信噪比等环境和技术参数对矿物识别的影响的基础上，航空物探遥感中心总结了一套较系统而实用的干旱裸露区区域成像光谱矿物填图的技术体系和工作方法，整个技术流程包括辐射标定、大气校正与光谱重建、航带和跨航带照度调整、矿物端元选择、分航带矿物识别、几何校正、图像镶嵌与地理编码

46、、全区矿物分布图的编制等基本步骤。【详细】深度开发(2005年至今) 2005年至今是高光谱遥感技术的深度开发阶段。经过上述三个阶段的研究与积累，我国高光谱矿物填图技术及应用水平基本接近了国际领先水平，初步具备了规模化、工程化应用的技术实力。然而，航遥中心高光谱课题组并未满足于此，开始研究矿物化学成分、矿物含量定量反演等一些在国际上尚未成熟的领先技术，并取得了初步成果。【详细】首页 | English | 我的位置RTM智能道路检测车LD激光盘煤系统GPS监控调度管理平台车载GPS导航仪车载GPS监控终端森林防火智能决策支持系统手持式GPS导航套装窗体顶端窗体底端当前位置:首页 详细信息ZOY

47、ON-RTM车载智能路面检测系统 相关资料下载突破传统检测极限 缔造创新测试模式传统道路检测技术工作效率低、劳动强度大、安全性差，用户无法快速、准确地获取道路状态信息。 交通部在高速公路养护质量检测方法（试行）第四章第一条中明确提出：高速公路养护质量评定所需数据的检测应积极采用现代化检测设备，以提高数据检测精度和质量。 高质量的道路养护迫切需要先进、智能的道路检测系统。管理部门不仅能快速准确地了解道路状态信息，获取道路养护质量评定所需的数据，还能通过对观测数据的分析，研究道路的损坏原因、损坏规律、修复技术，建立道路损坏规律和修复技术知识库，制定出道路大中修养护周期的全面解决方案，以提高需求差异

48、性很强的广大人民群众的满意程度。 武汉武大卓越科技有限责任公司以武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室为技术依托，创造性地运用地球空间信息科学的理论，经过多年潜心研究与不懈实践，成功研制了全新的ZOYON-RTM智能道路检测车。该设备突破了传统检测的极限，体现了智能化技术的发展方向，能在车辆正常行驶中实时获取道路的状态信息，使道路检测工作变得前所未有的轻松快捷！产品简介 武汉武大卓越（ZOYON）科技有限责任公司开发的智能道路检测车是基于中国道路检测现状，瞄准国际前沿技术研制的具有自主知识产权的道路检测设备。ZOYON-RTM智能道路检测车集成和应用了现代信息技术，以机动车为平台，将光电、IT和3S技术集成一体。在车辆正常行驶状态下，能自动完成道路路面图像、路面形