三維掃描后怎么進行點云建模？

三維掃描后，怎么進行點云建模？

下面，我們從以下內容一步步探索：

·三維掃描是什么？

·三維掃描有什么優勢？

·點云怎么產生？

·點云數據怎么處理？

·點云怎么建模？

一、三維掃描是什么？

三維激光掃描技術是上世紀九十年代中期開始出現的一項技術，是繼GPS空間定位系統之后又一項測繪技術的突破。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術手段。



三維激光掃描技術利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據，越密集的點云創建的模型越精確（這個過程稱做三維重建）。



二、三維掃描有什么優勢？

1.數據獲取自動化，一鍵式操作

三維激光掃描儀高度智能化，無需人工干預，三維激光掃描儀自動發射的激光即可測得目標物表面點的三維坐標信息，無需復雜操作，實現一鍵自動掃描。



2.“快”（ 100萬點每秒）

“快”是掃描儀誕生產生的概念，在常規測量手段里，一個點的測量需要花在2-5秒左右，在復雜的場景里，可能要花幾分鐘的時間對一點的坐標進行測量。

三維激光掃描儀的誕生改變了這一現狀，現在三維激光掃描儀最大速度已經達到100萬點每秒，這是三維激光掃描儀對物體詳細描述的基本保證，古文體，工廠管道，隧道，地形等復雜的領域無法測量已經成為過去式。



3.數據獲取全要素，高密度、高精度（誤差為毫米級）

三維激光掃描以水平和豎直方向同時全方位快速的獲取高精度，高分辨率的海量的點位數據?，F場所有肉眼能見的物體（玻璃、水、鏡面反射物體除外）都可以掃描得到。



4.數據是三維矢量，簡單直觀

三維激光掃描儀每次測量的數據不僅僅包含X,Y,Z點的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時還有物體反射率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實再現的感覺。



5.非接觸測量方式，保證作業安全

采用非接觸目標的方法，人員無需接觸被測物體，即可直接采集物體表面的三維數據，降低了測量風險。能有效避免異形建筑，危險場景（高空，電廠，輻射）的測量危險，為測量提供安全。



6.數字化兼容性好

通過直接獲取數字信號采集的數據，所以具有全數字特征，方便進行后期處理和輸出，與Revit、AutoCAD、SketchUp、ArchiCad、Bentley、Tekla等軟件有很好的共享性。



三、點云怎么產生？

點云是目標表面特性的海量點集合，點云越密集，反映的圖像細節和信息就越多。

當我們利用三維激光掃描儀掃描某一建筑表面時，我們可以得到大量密集的點，這些點帶有三維坐標（XYZ）、激光反射強度和和顏色信息（RGB）等信息，它們共同創建了可識別的三維結構。



下面，我們以Trimble三維激光掃描儀為例，一起來看下點云數據的具體創建過程。

Trimble三維激光掃描儀主要掃描過程和技術流程如下：

 

Trimble三維激光掃描儀最終采集的數據以點云和圖像的形式儲存在掃描儀設備里，運用Trimble RealWorks進行一定處理后，能獲取建筑物的相對位置信息、尺寸、紋理和形狀，進而建立真實的物體數據模型。 



四、點云數據怎么處理

在三維激光掃描的過程中，點云數據的獲取常常會受到物體遮擋、光照不均勻等因素的影響，容易造成復雜形狀物體的區域掃描盲點，形成孔洞。同時由于掃描測量范圍有限，對于大尺寸物體或者大范圍場景，不能一次性進行完整測量，必須多次掃描測量，因此掃描結果往往是多塊具有不同坐標系統且存在噪聲的點云數據，不能夠完全滿足人們對數字化模型真實度和實時性的要求，所以需要對三維點云數據進行去噪、簡化、配準以及補洞等預處理。



通過數據預處理，可以有效剔除點云中的噪聲和外點，在保持幾何特征的基礎上實現點云數據簡化，并將不同角度掃描的點云統一到同一坐標系下，為后續的曲面構建及三維實體模型生成提供穩健的數據基礎。



五、點云怎么建模？

點云建模需要利用實景建模軟件ContextCapture，ContextCapture可以更好地評估點云并生成更精確的三維模型。

ContextCapture可以對點云進行增強、分割、分類，并與工程模型相結合。利用ContextCapture的高級三維建模、橫截面切割、斷裂線和地形提取功能，能快速高效地對竣工條件進行建模并支持設計流程。


點云數據與實景影像融合成果

基于點云數據，ContextCapture還可以從生成非常龐大的可縮放地形模型。通過與原始數據源同步，可縮放地形模型可實時更新到最新。這樣做的價值在于，擁有所有數據的全局、最新和綜合表示，并用于使用各種顯示模式和執行分析，以及生成動畫和可視化效果。

ContextCapture軟件詳情：實景建模ContextCapture產品詳情及五大應用

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