激光扫描仪的精度(影响三维激光扫描测量精度的因素-成都远石)

Posted 2023-06-01

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激光扫描仪的精度(影响三维激光扫描测量精度的因素-成都远石)

非接触式扫描作为三维扫描技术其中一个很重要的分支，具有检测速度快、零接触等特点，可以直接将复杂、不规则的物体三维点云数据采集到电脑中，快速构建出三维模型。现阶段，三维扫描技术在文物、建筑等行业都有了成功的应用案例。

影响三维激光扫描测量精度的因素

影响三维激光扫描测量精度的因素有很多，主要有硬件、软件和系统误差三个方面。

硬件方面：包括平台、摄像机、激光器等。这种误差主要是由于设备本身制造精度，零部件的老化破损等机械结构导致的误差，解决办法是更换提升硬件产品的产品性能。

软件方面：影响三维激光扫描测量精度因素包括被测物面表面特征不平整、激光扫描线中心提取、点云数据处理及模型重构误差等因素。

（1）被测物体表面特征对测量精度的影响

被测物体表面的颜色、材质和倾斜角度会影响激光扫描线的成像，是影响测量精度的主要因素。据研究表明，颜色浅的物体测量数据偏大，颜色深的物体测量数据会偏小，颜色越深对测量结果的影响越大。

（2）激光扫描线中心提取对测量精度的影响

线激光发生器发出的激光有一定发散角，随着物面的景深、倾斜角度的不同，激光扫描线图像的带宽和明暗度也会发生变化。

（3）点云数据处理及模型重构误差

扫描得到点云数据后，点云数据处理及模型重构过程也会给模型带来误差。由于扫描多个视图的数据后需要进行对齐，当没有足够的对齐信息时，软件在对齐数据时很有可能会出现偏差。这就要求扫描时要得到足够的重合数据，通常能保证数据的重合部分有三个定标点即可。其次点数据精简也会带来误差。有时候为了后续处理方便，会对大量的数据进行精简处理，然而精简掉的数据也可能会损失部分精度，因此在实际的操作过程中精简数据量要适中，一般控制在不超过原始数据量的50%。

系统误差方面：通常包括扫描设备制造误差、人为以及环境因素三种因素。

在扫描过程中的误差是不可避免的，同时由于不同扫描设备本身的设置制造精度、老化程度不一样，在应用过程中也会导致扫描的数据存在一定的误差。

人为误差是指操作者由于失误操作等因素引起的误差，如设备校准等操作不当等。此外，扫描精度还受到环境的影响，这也是引起误差的一个主要来源。在实际测量环境中的温度、光线等因素也会影响测量精度。针对上述情况，可以采取以下措施来减少误差。

（1）测量金属件等反光强的模型可以喷显影剂，减少模型的反光。

（2）测量时尽量避免环境光线的变化，如采用白光测量，则建议在较暗的环境中进行，且尽量避免测量区域内人员走动等。

（3）人为误差，比如手持式激光三维扫描仪，采用手持式扫描方法，扫描时手部的抖动，技术人员不合理移动也会增加测量误差。扫描时应尽量保持平衡，移动速度缓慢且要均匀。

随着测量技术的不断发展，非接触式三维扫描仪在工程、文博等领域的应用越来越广。三维激光扫描技术能够满足高精度、高效率以及适合各种曲面的数字化应用需求，帮助更多的用户实现数字化。

成都远石多年来致力于二、三维的GIS技术以及无人机航测服务。

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