理论教育 基于人工标靶的点云配准优化方案

基于人工标靶的点云配准优化方案

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:当出现扫描对象本身也具有较强发射特性以及外界光线过于强烈时,点云中识别人工标靶的误差将会增大,因此影响标靶的识别效果,增加配准误差。同时要考虑人工标靶布设的各种问题,如采用的是粘贴型圆形标靶,当对象表面凹凸不平不利于粘贴时,标靶的稳定性得不到保障;当扫描仪和标靶之间的夹角较小时,激光光斑打到标靶上会变形,造成提取的标靶中心存在较大的误差。

基于人工标靶的点云配准优化方案

当扫描对象较小且利于人工标靶的放置和观测时,例如视野较好的建筑物或者雕像周围等,可使用方法①以较少的测站完成外业扫描工作,由于采集了条件较好的人工标靶定位信息,使得后期配准的工作量大大减少,配准精度也较高;但当扫描现场的条件较为恶劣,扫描对象较为复杂、扫描场景过大时(大型建筑物或远距离野外地理场景且不利于扫描仪和人工标靶的放置和观测),此方法会累积拼接误差,造成配准结果的不理想。同时由于扫描对象及现场条件的限制等因素影响,在设计扫描方案和具体实施时,容易出现不利于执行人工标靶方法的情况,有时候很难满足配准对放置和采集人工标靶信息的要求。其局限性具体表现为(程效军等,2009):

(1)扫描过程过于繁杂。为了对标靶进行扫描并保证所有标靶都被扫描到,要对标靶先后进行粗扫、精扫并人工找出其位置,大大增加了现场的工作量和工作时间。

(2)远距离场景扫描中标靶作用不大。当三维重建的对象是比较大的场景时,如图3-1所示,要想得到高陡边坡开挖的全景信息,必须将扫描点设置在离场景比较远的位置(由于现场视场角度和激光入射角度的限制,只能进行对向观测,扫描距离大于400m)。众所周知,标靶是利用表面反射率与周围对象的反差被识别出来的,如果扫描的距离较大,一方面扫描仪发射的激光质量下降,另一方面标靶与周围环境的反差越来越小,增加了扫描仪系统识别标靶的困难。

(3)利用人工标靶进行扫描配准的方法主要运用标靶与周围环境的反差来进行识别。当出现扫描对象本身也具有较强发射特性以及外界光线过于强烈时,点云中识别人工标靶的误差将会增大,因此影响标靶的识别效果,增加配准误差(高珊珊,2008)。(www.daowen.com)

(4)同时要考虑人工标靶布设的各种问题,如采用的是粘贴型圆形标靶,当对象表面凹凸不平不利于粘贴时,标靶的稳定性得不到保障;当扫描仪和标靶之间的夹角较小时,激光光斑打到标靶上会变形,造成提取的标靶中心存在较大的误差(高珊珊,2008)。

由此看出,此种方法的应用有一定的局限性。扫描仪设站位置的不同、外界环境的各种影响、标靶反射率的强弱、标靶材质、靶心提取的误差等因素,都会给此种配准方法的准确度带来影响。标靶配准的方法尽管可以最大程度上减轻后期数据处理的工作量,但却无形中增加了现场数据采集工作的难度和工作量,特别是在一些环境条件受限制的野外现场。因此,这种方法适用于对一定范围内的可视区域进行扫描,并不适用于大型的、复杂的对象扫描配准工作。

图3-1 高陡边坡对向远距离扫描

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