三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用.pdf

第15卷第1期测绘工程Vol.15N.1
2006年2月ENGINEERINGOFsURVEyINGANDmAPPINGFeb.，2006

三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用

刘旭春1，2，丁延辉1

（1.北京建筑工程学院测绘工程系，北京100044；2.武汉大学测绘学院，湖北武汉430079）

摘要：随着三维激光扫描技术的逐渐成熟，大型激光扫描设备已经开始投放市场，并在众多领域开始了应用。结
合三维激光扫描技术在古建筑保护中所遇到的一些应用问题作了探讨。
关键词：三维；激光扫描；古建筑

中图分类号：P234文献标识码：A文章编号：1006-7949（2006）01-0048-02

Discussingtheapplicationof3Dlaserscan
technologyinoldarchitecture

，
LIUXu-chun12，DINGyan-hui1
（1.Dept.ofsurveyingandmappingEngineering，BeijingInstituteofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China；
2.schoolofGeodesyandGeomatics，WuhanUniversity，Wuhan430079，China）

Abstract：Graduallyimprovedtechnologyin3Dlaserscan，thelargetypeofscannerhasbeenputintothemarket
andappliedinmanyfields.Discussionismadeontheapplicationofthescanners’technologyonprotectingthe
oldarchitecture.
：；；
Keywords3Dlaserscanoldarchitecture

［，］［］
激光测距技术已经有了几十年的应用，但是非维信息12。扫描仪激光测距的原理如图1所示5。
接触式三维激光扫描设备只是在近些年随着自动控
制技术的发展才得以实现的激光测量技术，其具有
不用接触被量测目标、扫描速度快、点位和精度分布
均匀等特点。在测绘行业，三维激光扫描技术是继
GPs技术后出现的又一高新技术，对传统的测绘技
术和方法提出了挑战。三维激光扫描技术应用的领

域和范围必将随着研究的深入而向深度和广度发图1扫描仪激光测距的原理
展。在此，就三维激光扫描技术在故宫博物院保护
点云的拼接
历史文物、使其原貌真实再现的应用中所遇到的一2
些问题进行探讨，供同行参考。如果被量测物体较大，一般采取分块多测站的
扫描的原理形式对物体进行扫描，然后对物体进行量测或对建
1模应对点云进行拼接。为保证拼接的准确性，应使
三维激光扫描测量系统主要由线结构激光光相邻测站扫描的影像具有一定的重叠度，通过实验
源、彩色CCD摄像机、马达控制可旋转的滤光镜、控验证当物体形状比较复杂时，重叠度至少应保证在
制电路板和计算机及相应软件组成。由步进电机带
10%以上。因为扫描的角度和位置等问题，如果直
动线结构激光光源做步进转动，使光平面在物体表
接利用特征点进行拼接，影像的拼接精度只能在10
面上扫描，从而实现整个被测表面的三维测量。采
mm左右，这样的精度直接影响了物体的量测和建
用贴图技术将所摄物体的颜色信息匹配到各个被测模的可靠性。利用先拟合特征平面然后在特征平面
点的三维数据上，便可得到整个被测物体的彩色三的基础上再加入点云约束的方法进行拼接，将会对

收稿日期：2005-06-06
作者简介：刘旭春（1969!），男，副教授.
第4期刘旭春等：三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用·49·

拼接精度有一定的改善。为解决拼接精度问题，本体组件。对于不能分解为常用几何形体的目标实体
项目经实验研究，利用扫描仪可识别的标靶作为相组成部分则是无效的，此时需要在相应的点集中构
邻影像的公用控制点，将拼接精度提高到5mm以造TIN多边形以模拟不规则的表面。最后利用
内，好的拼接精度可达到1!2mm。从实验的结果ployWorks软件中的texture功能采用贴图技术将
看，笔者认为ployWorks软件会比cyclone获得更好CCD摄像机所摄取的物体的颜色信息匹配到各个
的拼接效果。故宫太和殿扫描拼接后的点云图如图被测点的三维数据上，这样就得到物体真实的三维
2所示。立体影像。图3为建模后（仅为大木结构）的太和殿
模型（尚未进行纹理处理）。也可以将ployWorks或
cyclone软件中建好的三维模型输出到AOTUCAD
中进行编辑、渲染或打印输出。

图!点云图

3坐标系的统一
图实体模型（仅为大木结构）
在任意一幅点