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激光点云与影像点云辨析

2017-08-28危迟《测绘转达》
择要:三维激光扫描仪获取激光点云数据,相机获取影像数据,将两种数据配准交融后,处置成同时保存三维多少信息以及地物光谱信息的影像点云数据。本文将从收罗获取、可视表达、数据处置、以及使用场景等方面,对激光点云与影像点云举行比拟剖析。
要害字:点云、全景像片、丈量
一、弁言
三维激光扫描技能是一种获取都会三维空间数据的老手段,20世纪末呈现后,该技能渐渐成为拍照丈量、遥感等范畴的研讨热门。依照载荷平台的差别,三维激光扫描次要分为空中、车载和机载三类。此中空中激光扫描仪如外洋的Faro Focos3D、国际的LS300等通常被安顿空中三脚架上,车载激光扫描仪如iScan挪动丈量体系等安顿在汽车上,机载激光雷达次要在飞机、热气球等挪动搭载平台上举行使用。
随着光学、电子学的不停开展,GPS技能、惯性导航技能、CCD影像及激光丈量技能的开展与成熟,多平台和多传感器集成技能成为获取地球空间信息的一种趋向,在数据处置和使用方面,曾经不是复杂使用单一的点云数据或构建空中数字模子,而是向多源数据交融以及更深化的使用开展。
以iScan挪动丈量体系为例,其装载的激光扫描传感器可及时获取路测地物的三维多少信息,360度全景相机可获取大幅面的街景信息。将影像数据和三维激光点云数据举行交融处置,失掉具有真实颜色信息的地物点云信息,从而在地物辨认、分类、三维建模等方面发扬紧张的作用。
二、激光点云与影像点云
三维激光点云是指由三维激光扫描仪收罗,统一空间参考系下表达目的空间散布和目的外表特征的海量点聚集。具有密度大,精度高、数据量大等特点,如图1所示。
图1 激光点云-按强度渲染
三维激光扫描仪间接使用产生激光器对物体举行丈量,间接获取物体外表的三维激光点云坐标数据,并前往地物反射信号的强度,但难以取得地物的光谱信息,这给三维激光点云数据的处置和了解带来了很大的难。为理解决这个题目,可使用数码相机对被测物体拍摄多少照片,使用数码影像丰厚的光谱信息来补偿三维激光点云的不敷,将点云数据与影像数据举行配准,交融两者信息,这便是影像点云数据,如图2所示为利用武汉海达数云技能有限公司的iScan挪动丈量体系收罗获取的影像点云数据。
图2 影像点云-街景使用场景
三、比拟辨析
(1)收罗获取
激光点云数据的收罗硬件办法必要三维激光扫描仪。依照载荷平台的差别,可以分为手动式、空中站式、车载挪动式以及机载激光点云数据。利用三维激光扫描仪对目的举行扫描,即可完成激光光点云数据收罗事情。与之相比,影像点云除了必要三维激光扫描仪外,还必要相机举行光谱信息的收罗,获取影像的数据。在理论的历程中,一样平常而言,针对室内的小场景,可以利用扫描仪内置相机举行收罗,也可利用外置相机共同空中激光扫描仪收罗数据,如LS300空中站扫描仪,而关于室外的街景使用场景,可以利用全景相机共同车载激光扫描体系完成数据收罗事情,如iScan体系利用360度高清全景相机。
(2)可视表达
三维激光扫描仪对目的地物举行扫描,获取目的点的间隔以及反射强度值,从而举行坐标解算,获取目的外表的空间坐标,体现为三维空间中的“点云”。在盘算机上举行渲染时,一样平常可以经过点云的强度信息、间隔信息、高程信息等举行渲染,用来举行可视化表达。关于影像点云,广义上的可视化表达一样平常为将影像作为远景点云作为配景,两者举行叠置表现,如国际百度上线的激光全景,实在质上是影像点云的一种,提供更佳的真三维体验。
(3)数据处置
激光点云数据处置历程,次要是基于点云数据的处置,包罗多视测站点云数据的拼接、点云数据去噪、点云编辑、点云分类等等,可有点云预处置软件完成。预处置历程后,再依据下阶段详细使用需求(如数字测图、三维建模等)举行进一步的处置,从而获取所需的效果物。影像点云必要举行影像与点云的配准事情,盘算出影像数据与点云数据之间的变更参数,完成信息交融,接纳点云提供精度、影像提供辨识度的方法,获取效果数据。
(4)行业使用
在数字都会三维建模范畴,激光点云可以从点云数据动身,重修实物的模子,提取响应的多少信息,真实的反应工具的尺寸巨细,具有所见所得的量测功效。
在文明遗产掩护行业使用范畴,激光点云数据的使用次要有假造修复、文物变形监测、文物丈量建模、石窟石刻文物掩护测绘、馆藏文物掩护与修复、大型文明遗产掩护、文物体积盘算、田野考古现场丈量。
在地形勘察范畴,次要包罗地形丈量、高陡边坡滑坡监测、溃坝监测和堰塞湖观察、地质和危岩体观察、岩体布局面统计、庞大挖填方工程方量盘算、坝体逆向工程建模等方面,激光点云相较于影像点云愈加实用。
互联网街景舆图办事使用,由于激光点云数据的海量性特点,以及互联网情况下数据传输的数据量要求,影像点云数据愈加实用,经过肯定的妙技[miào jì],将点云数据中包括的准确三维坐标信息转换成小数据量的情势,同时共同影像数据提供的直观信息,在街景舆图办事使用场景下,发扬用武之地。
四、总结
以环球定位体系(GPS)、遥感技能(RS)以及天文信息体系(GIS)技能为代表的古代测绘迷信技能,使测绘迷信从实际得手段都产生了基本性变革,步入一个新阶段。三维激光扫描技能作为一种先辈的测绘手腕,在各个行业中的使用范畴和范畴正在不停扩展,其获取的激光点云数据在实践的使用场景中,依据差别的需求举行处置,可以转换成为差别数据情势。激光点云与影像点云是三维扫描技能获取的新型的数据,两者并无上下优劣之分,只要实用使用场景之差别,深化的发掘数据的潜伏信息,以便在各自的实用范畴之内,提供更好的办事。
参考文献:
(1)侯艳芳,叶泽田,杨勇.基于POS数据的车载面阵CCD影像与激光点云交融处置研讨[J].遥感到用,2011.04:76-79.
(2)刘昌军.三维空中激光扫描技能的使用停顿.北方报纸,http://www.southsurvey.com/public/dianzhineiye.php?id=363.
(3)iScan一体化挪动三维丈量体系.中海达,http://www.zhdgps.com/ProductInfo.aspx?id=225.
上一页基于iScan一体化挪动丈量体系的 带状地形图测绘消费技能
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