一、三維掃描是什么？
三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的一項(xiàng)技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)的突破。它通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術(shù)手段。
三維激光掃描技術(shù)利用激光測(cè)距的原理，通過(guò)記錄被測(cè)物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)，越密集的點(diǎn)云創(chuàng)建的模型越精確（這個(gè)過(guò)程稱做三維重建）。
二、三維掃描有什么優(yōu)勢(shì)？
1.數(shù)據(jù)獲取自動(dòng)化，一鍵式操作
三維激光掃描儀高度智能化，無(wú)需人工干預(yù)，三維激光掃描儀自動(dòng)發(fā)射的激光即可測(cè)得目標(biāo)物表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，無(wú)需復(fù)雜操作，實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)掃描。
2.“快”（ 100萬(wàn)點(diǎn)每秒）
“快”是掃描儀誕生產(chǎn)生的概念，在常規(guī)測(cè)量手段里，一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量需要花在2-5秒左右，在復(fù)雜的場(chǎng)景里，可能要花幾分鐘的時(shí)間對(duì)一點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。
三維激光掃描儀的誕生改變了這一現(xiàn)狀，現(xiàn)在三維激光掃描儀最大速度已經(jīng)達(dá)到100萬(wàn)點(diǎn)每秒，這是三維激光掃描儀對(duì)物體詳細(xì)描述的基本保證，古文體，工廠管道，隧道，地形等復(fù)雜的領(lǐng)域無(wú)法測(cè)量已經(jīng)成為過(guò)去式
3.數(shù)據(jù)獲取全要素，高密度、高精度（誤差為毫米級(jí)）
三維激光掃描以水平和豎直方向同時(shí)全方位快速的獲取高精度，高分辨率的海量的點(diǎn)位數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)所有肉眼能見(jiàn)的物體（玻璃、水、鏡面反射物體除外）都可以掃描得到。
4.數(shù)據(jù)是三維矢量，簡(jiǎn)單直觀
三維激光掃描儀每次測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅僅包含X,Y,Z點(diǎn)的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時(shí)還有物體反射率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實(shí)再現(xiàn)的感覺(jué)。
5.非接觸測(cè)量方式，保證作業(yè)安全
采用非接觸目標(biāo)的方法，人員無(wú)需接觸被測(cè)物體，即可直接采集物體表面的三維數(shù)據(jù)，降低了測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)。能有效避免異形建筑，危險(xiǎn)場(chǎng)景（高空，電廠，輻射）的測(cè)量危險(xiǎn)，為測(cè)量提供安全。
6.、數(shù)字化兼容性好
通過(guò)直接獲取數(shù)字信號(hào)采集的數(shù)據(jù)，所以具有全數(shù)字特征，方便進(jìn)行后期處理和輸出，與Revit、AutoCAD、SketchUp、ArchiCad、Bentley、Tekla等軟件有很好的共享性。
三、點(diǎn)云怎么產(chǎn)生？
點(diǎn)云是目標(biāo)表面特性的海量點(diǎn)集合，點(diǎn)云越密集，反映的圖像細(xì)節(jié)和信息就越多。
當(dāng)我們利用三維激光掃描儀掃描某一建筑表面時(shí)，我們可以得到大量密集的點(diǎn)，這些點(diǎn)帶有三維坐標(biāo)（XYZ）、激光反射強(qiáng)度和和顏色信息（RGB）等信息，它們共同創(chuàng)建了可識(shí)別的三維結(jié)構(gòu)。
下面，我們以 faro premium 350 掃描儀為例，一起來(lái)看下點(diǎn)云數(shù)據(jù)的具體創(chuàng)建過(guò)程。
faro premium 350
三維激光掃描儀主要掃描過(guò)程和技術(shù)流程如下：
faro premium 350三維激光掃描儀最終采集的數(shù)據(jù)以點(diǎn)云和圖像的形式儲(chǔ)存在掃描儀設(shè)備里，運(yùn)用專門進(jìn)行一定處理后，能獲取建筑物的相對(duì)位置信息、尺寸、紋理和形狀，進(jìn)而建立真實(shí)的物體數(shù)據(jù)模型。
四、點(diǎn)云數(shù)據(jù)怎么處理
在三維激光掃描的過(guò)程中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取常常會(huì)受到物體遮擋、光照不均勻等因素的影響，容易造成復(fù)雜形狀物體的區(qū)域掃描盲點(diǎn)，形成孔洞。同時(shí)由于掃描測(cè)量范圍有限，對(duì)于大尺寸物體或者大范圍場(chǎng)景，不能一次性進(jìn)行完整測(cè)量，必須多次掃描測(cè)量，因此掃描結(jié)果往往是多塊具有不同坐標(biāo)系統(tǒng)且存在噪聲的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，不能夠完全滿足人們對(duì)數(shù)字化模型真實(shí)度和實(shí)時(shí)性的要求，所以需要對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、簡(jiǎn)化、配準(zhǔn)以及補(bǔ)洞等預(yù)處理。
通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，可以有效剔除點(diǎn)云中的噪聲和外點(diǎn)，在保持幾何特征的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化，并將不同角度掃描的點(diǎn)云統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下，為后續(xù)的曲面構(gòu)建及三維實(shí)體模型生成提供穩(wěn)健的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
圖片
五、點(diǎn)云怎么建模？
點(diǎn)云建模需要利用實(shí)景建模軟件ContextCapture，ContextCapture可以更好地評(píng)估點(diǎn)云并生成更精確的三維模型。
ContextCapture可以對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行增強(qiáng)、分割、分類，并與工程模型相結(jié)合。利用ContextCapture的高級(jí)三維建模、橫截面切割、斷裂線和地形提取功能，能快速高效地對(duì)竣工條件進(jìn)行建模并支持設(shè)計(jì)流程。
點(diǎn)云數(shù)據(jù)與實(shí)景影像融合成果
基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)，ContextCapture還可以從生成非常龐大的可縮放地形模型。通過(guò)與原始數(shù)據(jù)源同步，可縮放地形模型可實(shí)時(shí)更新到最新。這樣做的價(jià)值在于，擁有所有數(shù)據(jù)的全局、最新和綜合表示，并用于使用各種
顯示模式和執(zhí)行分析，以及生成動(dòng)畫和可視化效果。
激光掃描車與實(shí)景影像融合成果

審核編輯 黃宇