CN105547151B - 三维激光扫描点云数据采集与处理的方法及*** - Google Patents

三维激光扫描点云数据采集与处理的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三维激光扫描点云数据采集与处理的方法及***，利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集；根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，能够精确、高效地得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，从而为下一步施工提供分析依据。

Description

三维激光扫描点云数据采集与处理的方法及***
技术领域
本发明属于土木工程领域，特别涉及一种三维激光扫描点云数据采集与处理的方法及***。
背景技术
三维激光扫描技术在土木工程领域的应用已越来越广泛，如大型钢结构安装施工、异型曲面结构施工、路面检测等。当前三维激光扫描点云数据采集与处理的效率较低，急需一种简便且高效的点云数据采集与处理的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维激光扫描点云数据采集与处理的方法及***，能够简单高效地对点云数据进行采集与处理。
为解决上述问题，本发明提供一种三维激光扫描点云数据采集与处理的方法，包括：
利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知；
根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；
将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
进一步的，在上述方法中，利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，包括：
在地面测量控制点上粘贴至少两个标靶纸，在两个扫描站之间设置三个标靶球；
利用在扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集。
进一步的，在上述方法中，根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接，包括：
根据多次采集的所述扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维云数据；
将所述三维云数据导入拼接软件Z+F LaserControl，拼接软件Z+F LaserControl根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据。
进一步的，在上述方法中，将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，包括：
在BIM软件中，将扫描目标的预设BIM模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
将BIM模型的施工坐标数据和拼接后的扫描目标的施工坐标数据导入GeomagicQualify软件中，以BIM模型的施工坐标数据为对比标准，将BIM模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
根据本发明的另一面，还提供一种三维激光扫描点云数据采集与处理的***，包括：
采集模块，用于利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知；
拼接模块，用于根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；
比对模块，用于将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
进一步的，在上述***中，所述采集模块，包括：
设置单元，用于在地面测量控制点上粘贴至少两个标靶纸，在两个扫描站之间设置三个标靶球；
采集单元，用于利用在扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集。
进一步的，在上述***中，所述拼接模块包括：
云数据单元，用于根据多次采集的所述扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维云数据；
拼接单元，用于将所述三维云数据导入拼接软件Z+F LaserControl，拼接软件Z+FLaserControl根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据。
进一步的，在上述***中，所述比对模块包括：
转换单元，用于在BIM软件中，将扫描目标的预设BIM模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
比对单元，用于将BIM模型的施工坐标数据和拼接后的扫描目标的施工坐标数据导入Geomagic Qualify软件中，以BIM模型的施工坐标数据为对比标准，将BIM模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
与现有技术相比，本发明通过设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集；根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，能够精确、高效地得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，从而为下一步施工提供分析依据。
附图说明
图1是本发明一实施例的三维扫描仪采集目标点云数据示意图；
图2是本发明一实施例的三维扫描仪扫描站间标靶球放置示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1和2所示，本发明提供一种三维激光扫描点云数据采集与处理的方法，包括：
步骤S1，利用设置于扫描目标A周围的扫描站B上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸C的坐标数据和设置于两个扫描站B之间的标靶球D的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知；
步骤S2，根据多次采集的所述扫描目标A的坐标数据、标靶纸C的坐标数据和标靶球D的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；
步骤S3，将扫描目标的预设BIM模型(建筑信息模型,Building InformationModeling)与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。本发明能够精确、高效地得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，从而为下一步施工提供分析依据。
优选的，步骤S1，利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知，包括：
在地面测量控制点上粘贴至少两个标靶纸，在两个扫描站之间设置三个标靶球；
利用在扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集。
优选的，步骤S2，根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接，包括：
根据多次采集的所述扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维云数据；
将所述三维云数据导入拼接软件Z+F LaserControl，拼接软件Z+F LaserControl根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据。
步骤S3，将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，包括：
在BIM软件中，将扫描目标的预设BIM模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
将BIM模型的施工坐标数据和拼接后的扫描目标的施工坐标数据导入GeomagicQualify软件中，以BIM模型的施工坐标数据为对比标准，将BIM模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，即扫描目标实际施工状态与设计状态的偏差，为下一步施工提供分析依据。
实施例二
如图1和2所示，本发明还提供另一种三维激光扫描点云数据采集与处理的***，包括：
采集模块，用于利用设置于扫描目标A周围的扫描站B上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸C的坐标数据和设置于两个扫描站B之间的标靶球D的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知；
拼接模块，用于根据多次采集的所述扫描目标A的坐标数据、标靶纸C的坐标数据和标靶球D的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；
比对模块，用于将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
优选的，所述采集模块，包括：
设置单元，用于在地面测量控制点上粘贴至少两个标靶纸，在两个扫描站之间设置三个标靶球；
采集单元，用于利用在扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集。
优选的，所述拼接模块包括：
云数据单元，用于根据多次采集的所述扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维云数据；
拼接单元，用于将所述三维云数据导入拼接软件Z+F LaserControl，拼接软件Z+FLaserControl根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据。
优选的，所述比对模块包括：
转换单元，用于在BIM软件中，将扫描目标的预设BIM模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
比对单元，用于将BIM模型的施工坐标数据和拼接后的扫描目标的施工坐标数据导入Geomagic Qualify软件中，以BIM模型的施工坐标数据为对比标准，将BIM模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
综上所述，本发明通过设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集；根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成云数据，并根据所述云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接；将扫描目标的预设BIM模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，能够精确、高效地得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差，从而为下一步施工提供分析依据。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种三维激光扫描点云数据采集与处理的方法，其特征在于，包括：
利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知；
根据多次采集的所述扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维云数据；
将所述三维云数据导入拼接软件Z+F LaserControl，拼接软件Z+F LaserControl根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
在BIM软件中，将扫描目标的预设BIM模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
将BIM模型的施工坐标数据和拼接后的扫描目标的施工坐标数据导入GeomagicQualify软件中，以BIM模型的施工坐标数据为对比标准，将BIM模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
2.如权利要求1所述的三维激光扫描点云数据采集与处理的方法，其特征在于，利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，包括：
在地面测量控制点上粘贴至少两个标靶纸，在两个扫描站之间设置三个标靶球；
利用在扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集。
3.一种三维激光扫描点云数据采集与处理的***，其特征在于，包括：
采集模块，用于利用设置于扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集，其中，所述标靶纸的坐标数据已知；
拼接模块包括：云数据单元，用于根据多次采集的所述扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维云数据；拼接单元，用于将所述三维云数据导入拼接软件Z+FLaserControl，拼接软件Z+F LaserControl根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据
比对模块包括：转换单元，用于在BIM软件中，将扫描目标的预设BIM模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；比对单元，用于将BIM模型的施工坐标数据和拼接后的扫描目标的施工坐标数据导入Geomagic Qualify软件中，以BIM模型的施工坐标数据为对比标准，将BIM模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
4.如权利要求3所述的三维激光扫描点云数据采集与处理的***，其特征在于，所述采集模块，包括：
设置单元，用于在地面测量控制点上粘贴至少两个标靶纸，在两个扫描站之间设置三个标靶球；
采集单元，用于利用在扫描目标周围的扫描站上的三维激光扫描仪对所述扫描目标的坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的坐标数据进行采集。
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