激光扫描仪三维成像技术研究(2)
1.1 课题研究背景和研究意义 1.1.1 课题背景 “实景复制技术”是以数字摄影测量技术、计算机技术和现代激光技术等现代高科技技术结合而成。激光测距仪是属于这方面的技术。总体来看传统的三维数据采集技术包括： （1） 离散单点采集三维坐标的方法，如：三坐标测量机、三坐标跟踪仪、全站仪、高精度 GPS 等手段。不足之处需要考虑：对复杂结构的表面、实体结构，为了保证目标结构完整性需要采集大量的测绘点，但由于单点定位测量方法获取数据花费时间较长，所以效率不高、操作比较困难而且建模过程需要耐心、计算过程不便。 （2） 基于二维的光学摄影原理获取数据图象数据并作后续处理。后续处理是用软件对采集得到的图象数据进行推拟获取实体三维模型。这种技术有不足之处为：存在着光学器件固有变形误差，景深不够，事物表面预处理，基准点设置，三角平面错位，图像数据转换及间接数据表述等不确定性问题的影响。 三维激光扫描技术 与上面提及到的 传 统技术手段有 很大 的区别。应 用激光 测距扫描 成像技术 可以快 速得到一个 表示 实体的点集合 （ 包含多个点的三 维空间坐标值）。 这个点集合被称 之 为“点云”( po int c lou ds)。 点云数据 借助于 计算机软件 处理 以及一些后续 处 理可以将立体模 型描述出来，便可 以重建出实体的 表 面模型。无需 作任 何实物表面 处理（ 因为它属于非接触 式测量方法） ，所 以获得景深很长，减少了光学变形因素所 带来误差 的实体表面位置数据。
1.1.2 课题的研究意义 传统的摄影 有不 足之处：传 统照 相机一般只能获得 物体的二维影像信 息，物体的深度数 据无法获得，所以 无能建立物体的三 维 立体模型；全 站仪可以得到实物 某一点或几点的三 维信 息，但是要 建 立三维模型 仅仅靠 几个 点显 然不现实； 经 纬仪兼职不能 满足我们的 需求 。随着科技的快速 发展，三维数字 时代已经到来。 信息获取 技术的 快速发展 ，各个 领域迫切需要快速 、精确，大量的获 取物体的三维信息 。对 于工 业生 产、国防军事、影 视娱乐、机械加 工、医学应用、文 物保护等行业都将 产 生巨大的促进 作用，课题因此 具有革命 性的突 破。国外三维扫描 技术起步比较早 ，进行了 大量的 研究，技术已经比 较成熟。目前，美 、欧、加、日 等 国对三 维激光扫 描技术 的研发已 经形成一定的产业 规模，其产品在精 度、速度、易操作 性等方面达到了很 高的水平。国内 比较落后，三维激 光扫描仪还没有形 成国产化，且硬件 成本较高，扫 描速度和扫描精度 都不能 满足要求 ，没有实现产业 化。 在中国经济 的迅 速 发展过程 中 ，由于各领域行 业的需求， 济又 实用的三维 激光 扫描仪的研制越来 越迫切。长期以来 ，我们主要 依赖 昂贵的进口扫描设 备，没有掌握核心 技术。所以对课题 深入研究发展具有重要的现实意义。
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