带你了解三维激光扫描仪

三维激光扫描仪按照扫描成像方式的不同，激光扫描仪可分为一维(单点)扫描仪、二维(线列)扫描仪和三维(面列)扫描仪。而按照不同工作原理来分类，可分为脉冲测距法（亦称时间差测量法）和三角测量法。

脉冲测距法：激光扫描仪由激光发射体向物体在时间 t1发送一束激光，由于物体表面可以反射激光，所以扫描仪的接收器会在时间 t2接收到反射激光。由光速 c，时间 t1，t2算出扫描仪与物体之间的距离d=(t2-t1)c/2。

显而易见的，脉冲测距式3D激光扫描仪，其测量精度受到扫描仪系统准确地量测时间的限制。当用该方式测量近距离物体的时候，由于时间太短，就会产生很大误差。所以该方法比较适合测量远距离物体，如地形扫描，但是不适合于近景扫描。

三角测距法：用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用 CCD（图像传感器）光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度θ 。然后结合己知激光光源与 CCD 之间的基线长度 d，经由三角形几何关系推求扫描仪与物体之间的距L≈dtanθ。

手持激光扫描仪通过上述的三角形测距法建构出3D图形：通过手持式设备，对待测物发射出激光光点或线性激光。以两个或两个以上的侦测器测量待测物的表面到手持激光产品的距离，通常还需要借助特定参考点－通常是具黏性、可反射的贴片－用来当作扫描仪在空间中定位及校准使用。这些扫描仪获得的数据，会被导入电脑中，并由软件转换成3D模型。

三角测量法的特点：结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小（几十微米）、测量准确度高。但是会受到学元件本身的精度、环境温度、激光束的光强和直径大小以及被测物体的表面特征等因素的影响。

三维激光扫描仪的特点：

（1）非接触测量，主动扫描光源；

（2）数据采样率高；

（3）高分辨率、高精度；

（4）数字化采集、兼容性好；

（5）可与外置数码相机、GPS 系统配合使用，极大地扩展了三维激光扫描技术的使用范围。