三維激光掃描技術(shù)是一項正處在不斷完善中的測繪技術(shù),這項技術(shù)主要是由激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展而來,并結(jié)合多種高新技術(shù),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(diǎn)數(shù)據(jù),即點(diǎn)云數(shù)據(jù),基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)可構(gòu)建出目標(biāo)物的三維模型,這種技術(shù)有著非接觸測量,速度快,精度高,真實感強(qiáng),不受表面復(fù)雜度影響等優(yōu)點(diǎn),使其在文物保護(hù)、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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(shù)公司對三維掃描技術(shù)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(dá)到了較高的水平。早在上世紀(jì)60年代末這些發(fā)達(dá)國家便開始投入大量資金進(jìn)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(shù)用于對地觀測系統(tǒng)和快速獲取特定目標(biāo)的三維模型中。當(dāng)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(shù)應(yīng)用到測繪領(lǐng)域,帶動了測繪領(lǐng)域?qū)θS激光掃描技術(shù)多方面研究和應(yīng)用的熱潮。美國斯坦福大學(xué)、華盛頓大學(xué)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(shù),對文物進(jìn)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(shù)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(jìn)行了掃描,并利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立模型,為建筑物的保護(hù)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(jī)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(zhǔn)系統(tǒng)DCR(Data Collection and Registration),并且在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)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(shù)為Konya考古博物館進(jìn)行進(jìn)行了掃描,并利用點(diǎn)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(chǔ)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(shè)施的安危也引發(fā)全球性的擔(dān)憂。日本相關(guān)部門利用RIEGLLMS-Z210激光掃描儀架設(shè)在小型機(jī)器人Monirobo上,對福島一號核電廠周圍的危險區(qū)域進(jìn)行了掃描,所獲取的地形和災(zāi)區(qū)的最新數(shù)據(jù)對于受災(zāi)情況的掌控和未來災(zāi)區(qū)重建決策有著重要的意義。總之,三維激光掃描技術(shù)為測量領(lǐng)域帶來了革新,在國外一直處在不斷地研究、應(yīng)用和發(fā)展中。
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