论文部分内容阅读
三维激光扫描技术通过快速地采集实体三维数据信息从而建立虚拟世界的三维数字模型,将传统的实体测量转变为在三维数字模型上的测量,是对测绘思路的一种转变,正在测绘领域掀起一场新的技术革命[1]。三维激光扫描技术发展至今衍变出多种产品,机载三维激光扫描系统、地面三维激光扫描系统以及便携式三维激光扫描系统,其第四代产品手持激光扫描仪,机身小巧便携,精度高,扫描速度快且灵活,具备自定位功能,可随时调整扫描姿态来完成扫描,在工业设计、质量检测、文物保护、逆向工程等方面有着广泛的应用[2]。手持激光扫描仪精度高,Handy SCAN 700测距精度高达0.03mm,但是手持激光扫描仪测量的稳定性和精度都容易受到外界环境的影响,比如湿度、温度、气压等等,而标称精度是厂家在稳定的实验室中测得的最佳精度水平,在手持激光扫描仪的实际使用中,能否达到这一精度水平有待验证,这也会影响到手持激光扫描仪测量结果的可靠性[3]。所以,对手持激光扫描仪进行精度测试与评价十分有必要。但是其测量机理跟传统的测绘仪器不同,不能用传统的检定手段来测试,自行检定往往成本较高,所以寻找简单易行且具有可重复操作性的实验方案来对手持激光扫描仪进行精度测试与评价,是当下亟需解决的问题。本文对手持激光扫描仪进行了综合性的概述,包括其独特于其他三维激光扫描仪的优势以及国内外市场现状,阐述了对手持激光扫描仪进行精度评定的重要性和必要性。介绍手持激光扫描仪的相关工作原理,并结合工作原理与误差理论去分析影响手持激光扫描仪测量精度的误差来源。设计实验就Handy SCAN 700的内符合精度、体积精度以及被扫描物体颜色和粗糙度对扫描速度的影响进行讨论。结果表明Handy SCAN 700内符合精度较高,体积精度无法达到标称精度水平,精度随着连续扫描长度的增加而衰减,扫描速度与目标的颜色有直接关系,但与目标的粗糙度关系不大。介绍了手持激光扫描仪的三个应用实例:跟高精度仪器组合使用完成大尺寸对象扫描,对工业构件三维重建量取特征数据,对典型小尺寸物体如全站仪把手等进行逆向工程。并结合实际应用场景介绍了手持激光扫描仪的使用技巧和后期处理的相关方法。