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Article二維激光掃描儀的組成結(jié)構(gòu)和工作原理介紹
更新時(shí)間：2018-09-21 點(diǎn)擊次數(shù)：4116次
二維激光掃描儀技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GNSS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有率、高精度的*優(yōu)勢(shì)。二維激光掃描儀是無合作目標(biāo)激光測(cè)距儀與角度測(cè)量系統(tǒng)組合的自動(dòng)化快速測(cè)量系統(tǒng),在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)和空間對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行快速掃描測(cè)量,直接獲得激光點(diǎn)所接觸的物體表面的水平方向、天頂距、斜距和反射強(qiáng)度,自動(dòng)存儲(chǔ)并計(jì)算,獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后,結(jié)合CAD等軟件可快速重構(gòu)出被測(cè)物體的二維模型及線、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù)。
點(diǎn)云坐標(biāo)測(cè)量原理如下圖所示。被測(cè)點(diǎn)云的二維坐標(biāo)在二維激光掃描儀確定的左手坐標(biāo)系中定義,XOY面為橫向掃描面,Z軸與橫向掃描面垂直。
地面二維激光掃描儀系統(tǒng)主要由三部分組成：掃描儀、控制器和電源供應(yīng)系統(tǒng)。激光掃描儀本身主要包括激光測(cè)距系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng),同時(shí)也集成CCD 和儀器內(nèi)部控制和校正系統(tǒng)等。在儀器通過兩個(gè)同步反射鏡快速而有序地旋轉(zhuǎn),將激光脈沖發(fā)射體發(fā)出的窄束激光脈沖依次掃過被測(cè)區(qū)域,測(cè)量每個(gè)激光脈沖從發(fā)出經(jīng)被測(cè)物表面再返回儀器所經(jīng)過的時(shí)間(或者相位差)來計(jì)算距離,同時(shí)內(nèi)置精密時(shí)鐘控制編碼器,同步測(cè)量每個(gè)激光脈沖橫向掃描角度觀測(cè)值α和縱向掃描角度觀測(cè)值θ,因此任意一個(gè)被測(cè)云點(diǎn)P的二維坐標(biāo)為：
激光掃描系統(tǒng)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)除了兩個(gè)角度值和一個(gè)距離值，還有掃描點(diǎn)的反射強(qiáng)度I，用來給反射點(diǎn)匹配顏色。拼接不同站點(diǎn)的掃描數(shù)據(jù)時(shí),需要用公共點(diǎn)進(jìn)行變換, 以統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中，公共點(diǎn)多采用球形目標(biāo)或黑白標(biāo)靶。
點(diǎn)云數(shù)據(jù)以某種內(nèi)部格式存儲(chǔ), 因此用戶需要廠家專門的軟件來讀取和處理,一款的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)具有二維影像點(diǎn)云數(shù)據(jù)編輯、掃描數(shù)據(jù)拼接與合并、影像數(shù)據(jù)點(diǎn)二維空間量測(cè)、點(diǎn)云影像可視化、空間數(shù)據(jù)二維建模、紋理分析處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。
二維激光掃描儀的技術(shù)在文物古跡保護(hù)、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑監(jiān)測(cè)、交通事故處理、災(zāi)害評(píng)估、船舶設(shè)計(jì)、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)用和探索。按照載體的不同，二維激光掃描系統(tǒng)又可分為機(jī)載、車載、地面和手持型幾類。
點(diǎn)云坐標(biāo)測(cè)量原理如下圖所示。被測(cè)點(diǎn)云的二維坐標(biāo)在二維激光掃描儀確定的左手坐標(biāo)系中定義,XOY面為橫向掃描面,Z軸與橫向掃描面垂直。
地面二維激光掃描儀系統(tǒng)主要由三部分組成：掃描儀、控制器和電源供應(yīng)系統(tǒng)。激光掃描儀本身主要包括激光測(cè)距系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng),同時(shí)也集成CCD 和儀器內(nèi)部控制和校正系統(tǒng)等。在儀器通過兩個(gè)同步反射鏡快速而有序地旋轉(zhuǎn),將激光脈沖發(fā)射體發(fā)出的窄束激光脈沖依次掃過被測(cè)區(qū)域,測(cè)量每個(gè)激光脈沖從發(fā)出經(jīng)被測(cè)物表面再返回儀器所經(jīng)過的時(shí)間(或者相位差)來計(jì)算距離,同時(shí)內(nèi)置精密時(shí)鐘控制編碼器,同步測(cè)量每個(gè)激光脈沖橫向掃描角度觀測(cè)值α和縱向掃描角度觀測(cè)值θ,因此任意一個(gè)被測(cè)云點(diǎn)P的二維坐標(biāo)為：
激光掃描系統(tǒng)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)除了兩個(gè)角度值和一個(gè)距離值，還有掃描點(diǎn)的反射強(qiáng)度I，用來給反射點(diǎn)匹配顏色。拼接不同站點(diǎn)的掃描數(shù)據(jù)時(shí),需要用公共點(diǎn)進(jìn)行變換, 以統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中，公共點(diǎn)多采用球形目標(biāo)或黑白標(biāo)靶。
點(diǎn)云數(shù)據(jù)以某種內(nèi)部格式存儲(chǔ), 因此用戶需要廠家專門的軟件來讀取和處理,一款的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)具有二維影像點(diǎn)云數(shù)據(jù)編輯、掃描數(shù)據(jù)拼接與合并、影像數(shù)據(jù)點(diǎn)二維空間量測(cè)、點(diǎn)云影像可視化、空間數(shù)據(jù)二維建模、紋理分析處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。
二維激光掃描儀的技術(shù)在文物古跡保護(hù)、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑監(jiān)測(cè)、交通事故處理、災(zāi)害評(píng)估、船舶設(shè)計(jì)、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)用和探索。按照載體的不同，二維激光掃描系統(tǒng)又可分為機(jī)載、車載、地面和手持型幾類。
