三维激光扫描技术点云数据采集与配准研究

张 亚，山 锋，王 涛

（1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714099；2.陕西交通职业技术学院，陕西 西安 710054）

三维激光扫描技术是近年来测绘领域出现的新技术，克服了传统测量技术单点测量的局限性。该技术根据激光测距的基本原理，采用非接触、主动测量的方式快速获取被测物体表面高精度的空间点位信息、表面纹理信息的点云数据和图像信息[1-2]，已被广泛应用于建筑物三维建模、文物保护、地质灾害监测和土木工程等领域。随着三维激光扫描仪硬件和软件的发展与完善，不同模式下建筑物点云数据的采集与配准已被越来越多的研究者关注。在建筑物表面点云数据的采集过程中，受扫描仪视场的限制，不能一次性扫描完成整栋建筑物表面的点云数据，需在不同视场进行扫描，以获取建筑物表面所有点云数据。根据作业方式的不同，三维激光扫描仪分为3种模式：①基于标靶的点云数据采集模式；②基于形状匹配的点云数据采集模式；③基于测站后视或后方交会的点云数据采集模式[3-5]。前两种模式获取的点云数据处于扫描仪测站坐标系中，第三种模式基于全站仪极坐标法的原理，因此获取的点云数据处于统一空间坐标系中。

点云数据配准，即将不同视点下扫描得到的点云数据统一到一个坐标系内的过程。通过点云配准得到整个建筑物表面点云数据，进而进行建筑物三维模型重建[6-7]。由此可见，配准后点云数据的精度将直接决定后续建模的精度，因此采用何种点云数据采集与配准模式将会对后续建模产生很大的影响。……