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        三維掃描儀數據處理

        2017-09-25

          點云數據處理的完整過程包括點云數據預處理、實體模建立、數據結果的輸出等步驟。

          掃描得到的“點云”成果是包含點的三維坐標及顏色屬性的點集合,而建筑測繪需要得到成果是由“線”、“面”組成的二維線畫圖。如何將三維點云轉化成二維線畫圖便是點云的處理和應用的關鍵。三維點云轉化成二維線畫圖有下述幾個途徑:一是直接量測點云模型上建筑的相關數據,按照傳統古建筑測繪的方法繪制成圖;二是截取點云的一部分形成點云“切片”,然后將“切片”導入相關軟件經擬合后形成二維線畫圖;三是對建筑的某個面域制作相對于該面的正射投影“點云”圖,對正射投影圖匹配照片顏色信息后導入其他處理軟件后進行“描摹”成二維線畫圖。除此之外,對于建筑組群需要制作連續正射影像圖,對于特殊形體的建筑附屬物可以通過等值線圖來體現。

          一般來說三維掃描儀很難從一個方向掃描一次便可得到掃描目標的完整點云數據,反映一個掃描實體信息通常要由若干幅掃描才能完成,但每個掃描圖幅都是以掃描儀位置為零點的局部坐標系,亦即每次經掃描而得到的點云數據的坐標系是獨立和不關聯的。但實際上每幅點云陣數據都是掃描場景的一部分,那么就有必要將這些點云數陣據轉換到同一坐標系里,所以要對得到的點云數據進行拼接匹配。

          在點云數據的拼接過程中或者說三維數據在處理軟件的操作中,勢必進行一系列的三維變換,如平移、旋轉和縮放等。為了把掃描結果以形象的表現形式表達出來,以任意角度觀看點云的任意部分,其實質就是三維圖形的變換和處理。一般而言,為實現兩幅掃描圖像的拼接的前提條件是,兩幅掃描圖像中應該有重合的部分,即前后兩次掃描中目標物體應該有一部分都被掃描到,大致上所說的重疊部分應該占整個圖像的20~30%,如果重疊部分所占的比例太小,則很難保證拼接的精度,所占比例太大,則會增加掃描次數和拼接的工作量。

          對三維點云數據進行預處理,一般需要對獲取的原始數據進行再加工,檢查數據的完整性及數據的一致性,進行數據格式的規范化、進行點云過濾等操作。由于掃描儀在現場使用中工作環境復雜,尤其在施工現場工作時,施工機的運動、人員走動、樹木、建筑物遮擋、施工浮塵及掃描目標本身反射特性的不均勻等影響,將會造成掃描獲取的點云數據的不穩定點和噪音點,

          這些點的存在是掃描結果中所不期望得到的,在后期處理中對這些點云數據要進行去除,這個過程稱為點云的過濾,點云的過濾是數據預處理的一個重要過程,對數據結果有重要影響。

          通常來說,如果初始的點云數據同名點重合操作理想,只需要較少的點云搜索計算工作便可以完成點云數據的精確拼接,否則需要大量的計算工作才可完成,同時疊加計算次數還取決于所設定的誤差參考值。根據數據使用的需要,還可以對拼接完成的數據進行多層數據的合并、點云數據的去噪、刪減、降低點云密度等操作。


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