三维激光扫描仪使用及点云数据处理方法研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

为圆满完成本课题研究，撰写毕业论文，需要研读一定数量的参考资料。主要参考文献及其内容综述如下：

随着信息科学技术的不断发展，三维模拟、实物重构、虚拟现实等理论的相继提出，人们对事物的认识已从平面二维空间，逐渐转三维立体思维模式 。三维激光扫描仪的出现解决 这一实际问题，通过三维激光扫描技术，又称“实景复制技术”，具有其非接触、扫描速度快、 获取信息量大、精度高、实时性强、全自动化、复杂环境测量等优点。三维激光扫描仪基于激光的单色性、方向性、相十性和高亮度等特性，在注重测量速度和操作简便的同时，保证了测量的综合精度，其测量原理主要分为测距、测角、扫描、定向四个方面。

与此同时，三维激光扫描仪测量方面的误差主要来自以下几个方面：测角误差、测距误差、物体表面反射特性误差以及人为因素的影响。对于不同种类品牌的三维激光扫描仪而言，都有其最佳的测量距离。

三维激光扫描仪作为一种新型的非接触式海量高精度数据获取手段，在国内外的众多领域得到了广泛的应用。目前在国内，三维激光扫描仪在建筑物精细建模、林业测量、变形监 测、石化管网和逆向工程等方面都有具体的应用，通常其获取的扫描仪数据在CycloYle，AutoCAD，MicroStation等软件中进行处理与应用。就目前来看数据处理都是基于一些通用平台，很少有针对某一领域的专用软件；同时， 目前的数据处理软件都以国外软件为主体，很少有国产软件。

地面三维激光扫描测量系统所获取的观测值为目标对象表面的点云数据。在点云数据中同样隐含着目标实体对象表面丰富的形态信息,且通过大量密集的扫描点以模拟的形式体现出来。由于点云数据量非常庞大,以此在计算机系统中需要较大的存储空间,且调用数据时速度比较慢。由于点云数据是通过模拟点形式体现,因此不能直接读取目标对象的矢量化信息,所以在大多数情况下还无法直接加以利用。点云数据处理的最基本任务就是提取点云数据中所包含的目标对象的三维表面形态信息并通过解析表达式的方式表示出来。地面激光扫描技术作为世纪年代刚刚发展起来的一门高新技术,经过十几年的发展还不成熟,国内外专门针对点云数据进行处理的研究也刚刚起步,还没有形成较系统、理论的处理方法,因此,相关研究的文献较少。另一方面,与工业领域和逆向工程等领域的研究相比,对点云的处理己经很成熟了,并取得了很好的研究成果。

21世纪测绘科学与技术的新特点主要表现为由传统的点测量模式向面测量模式过渡精度和分辨率进一步提高许多基于图形、图像处理技术和数据融合技术等更多地渗透到数据处理中,将有效提高测量的可靠性。测绘技术正向着高精度化、高速化、高效率化和标准化的方向发展。因此,海量空间数据的快速、可靠、自动化处理必然成为研究的核心问题。

从三维激光扫描技术的特点可知，其测量速度快，自动化程度高，在很短时间就可以获取大量数据。数据量巨大，给这些数据读取、处理、分析工作带来了挑战。因此在数据处理过程中一般采用内存映射技术。内存映射技术在点云数据处理过程的应用极大地提高了数据的存取速度，为进一步的数据处理奠定了基础。由于点云数据的主要特点之一就是它的离散化。当需要研究被测物体的连续表面时就需要将离散的点连成面。不管是表示地形表面还是建筑物表面， 目前用得最多的是三角网。三角网建立的方法虽然有一定的复杂度，但是建成后，其在纹理映射等方面有较强的优势。

参考文献

[1] 张启福,孙现申.三维激光扫描仪测量方法与前景展望.北京测绘,2011年第1期