地面三維激光掃描技術的發(fā)展

三維激光掃描技術是一項正處在不斷完善中的測繪技術，這項技術主要是由激光雷達技術發(fā)展而來，并結(jié)合多種高新技術，來獲取實物或?qū)嶓w的空間位置信息，也就是真實物體表面的三維點數(shù)據(jù)，即點云數(shù)據(jù)，基于點云數(shù)據(jù)可構(gòu)建出目標物的三維模型，這種技術有著非接觸測量，速度快，精度高，真實感強，不受表面復雜度影響等優(yōu)點，使其在文物保護、逆向工程、虛擬現(xiàn)實、工業(yè)生產(chǎn)、數(shù)字城市、軍事偵察、三維景觀可視化、醫(yī)療、測繪等領域有著廣泛的應用。

三維激光掃描儀從誕生那刻起，便受到了人們的青睞。目前，美國、德國、加拿大、和日本等國幾十家高技術公司對三維掃描技術的開發(fā)研究，已形成了規(guī)模較大的產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品在速度、精度、易操作性等方面已經(jīng)達到了較高的水平。早在上世紀60年代末這些發(fā)達國家便開始投入大量資金進行三維激光掃描儀方面的研究，而且提出了許多新的測量原理和方法，并且將這項技術用于對地觀測系統(tǒng)和快速獲取特定目標的三維模型中。當前世界上生產(chǎn)三維激光掃描的公司主要有瑞士的Leica公司、美國的3DDIGITAL公司和Polhemus公司、加拿大的Optech公司、法國的MENSI公司、奧地利的RIGEL公司、澳大利亞的I-SITE公司、瑞典的TopEye公司、日本的Minolta公司等。

美國的CYRA公司和法國的MENSL公司率先將激光掃描技術應用到測繪領域，帶動了測繪領域?qū)θS激光掃描技術多方面研究和應用的熱潮。美國斯坦福大學、華盛頓大學與Cyberware公司合作，利用三維激光掃描儀和高分辨率的彩色圖像完成了“數(shù)字化米開朗基羅”項目。英國自然歷史博物館利用三維激光掃描技術，對文物進行了掃描，并將彩色數(shù)字模型裝入虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，建立虛擬博物館。

H.Sternberg等利用三維激光掃描技術對漢堡市政大廳內(nèi)有著悠久歷史的Kaisersaal和Grober Festsaal兩個大廳進行了掃描，并利用點云數(shù)據(jù)建立模型，為建筑物的保護提供了第一手資料。

加拿大國家研究理事會(National Research Council)的El-Hakim等人把三維激光掃描儀和CCD攝像機固定在一個小車上形成一個硬件掃描平臺，構(gòu)建了一個數(shù)據(jù)采集和配準系統(tǒng)DCR(Data Collection and Registration)，并且在該系統(tǒng)基礎上設計出對室內(nèi)場景的三維建模系統(tǒng)。

C.Altuntas利用三維激光掃描技術為Konya考古博物館進行進行了掃描，并利用點云數(shù)據(jù)生成了三維模型。Y.Yu等人等人在室內(nèi)場景仿真建模的基礎之上，提取了場景中一些實物，并且實現(xiàn)了對三維數(shù)字模型的移動和編輯功能。

日本發(fā)生3.11地震后引發(fā)了海嘯，而且福島的核設施的安危也引發(fā)全球性的擔憂。日本相關部門利用RIEGLLMS-Z210激光掃描儀架設在小型機器人Monirobo上，對福島一號核電廠周圍的危險區(qū)域進行了掃描，所獲取的地形和災區(qū)的最新數(shù)據(jù)對于受災情況的掌控和未來災區(qū)重建決策有著重要的意義?？傊?，三維激光掃描技術為測量領域帶來了革新，在國外一直處在不斷地研究、應用和發(fā)展中。

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