01    项目概况

金属、玻璃和大理石材料在现代装潢中，是不可或缺的重要元素。特别是在大型购物中心内，大量使用金属材质和玻璃材质可以增加空间造型的层次感，让空间显得更加高级华丽。但是这些高反光材质，却对三维激光扫描仪非常不友好，扫描出的点云经常不完整且噪点数量多。

本篇将运用商场扫描项目中的真实扫描数据，在相同的扫描环境下，对比天宝X7扫描仪和自购的某品牌三维激光扫描仪（下文简称A扫描仪）扫描高反光材料硬装的商场挑空区的点云数据质量。

激光扫描科普：

当激光扫描遇到高反射率表面，将会由于镜面反射效应，激光束被这些反射偏转，由此带来三个主要高反问题：

• 高反射的被测物体表面难于获取点云，数据不完整

• 出现特殊效应噪点、点云变形

• 多路径效应噪点，一次到多次的反射，产生大量位置错误的点云块

02    点云质量对比

当扫描外业现场存在高反光物体（光滑金属、玻璃、液体等）时，架设扫描仪应尽可能地远离这些物体。但实际上，由于空间受限，有时扫描仪又不得不摆放在离高反光物体非常近的位置。

图1

图2

A扫描仪（图1）和 X7（图2）在现场离A柱大约15米，离B柱大约2米。点云数据效果见下图。

图3

图4

对比距离扫描仪15米左右的A立柱的点云数据，X7（图4）在柱中间“红色十字”特殊效应处的采集的数据，相较于A扫描仪（图3），更加完整。

造成“红色十字”处数据缺失的主要原因是探测器饱和误差（Detector saturation error）。探测器饱和误差一般出现在，当扫描仪架设在高反射物体附近时，反射回扫描仪内的能量超过了探测器的最大接受范围。这类误差的特征也很明显，沿着视线在被测物体的正面或反面会出现“一串尾巴”类的点云数据（上图红色箭头处）。

再放大一点看，X7的探测器饱和度误差（右图）方向朝向扫描仪方向（A的探测器饱和误差方则相反），噪点量更小。

对比距离扫描仪2米左右的B立柱的点云数据，X7（右图）的数据较为完整而且整齐，而A扫描仪（左图）的数据已经开始出现变形，特别是柱子上下两端出现波纹变形。

侧视图下，A扫描仪的数据(左图)变形更加严重。而X7扫描仪的点云完整、不变形。

以上，说明X7扫描在高反射物体表面能采集到更加完整、更加准确的点云，特别是没有变形效应。而A扫描仪的点云结果出现了较为明显的高反问题1和高反问题2。

FOR    被测物体

高反光材料 

换一个场景，现在来看看高反光材料硬装区域的点云数据。

A扫描仪（上图）和 X7（下图）被摆放在相同的位置，离被测物体较远。当如镜面一般的反射面出现在三维激光扫描仪的扫描范围内时，多路径错误（Multipath error）有很大的可能会出现。多路径错误产生的噪点是由被镜面反射的激光打在其他物体上产生的，此外扫描仪和被测物体形成的角度较小时容易触发此类误差。

和A扫描仪（上图）采集到的数据对比，X7（下图）扫描的高反广材料的数据更加完整，即使入射角度较小，点云数据也更加完整，噪点量更小，高反问题3的情况轻。

总结：在高反射场景下，X7扫描仪完全可以胜任，而且三种高反问题表现轻微。

天宝X7高灵敏度模式

点云对比

为什么在相同的作业环境下，X7的数据质量要明显优于A扫描仪？这要归功于天宝独有针对困难表面首创的双模式数字化脉冲EDM激光头。此外，在更加困难的高反射场景下，可以开启高灵敏度模式。在暗色困难表面，例如：黑色、沥青路面、煤；在反光困难表面，例如：不锈钢、光亮金属、玻璃、潮湿地面，这类棘手环境下仍然能够稳定采集高质量的点云数据。

03    结语

在困难表面较多的环境下，天宝X7依旧能够提供质量稳定，噪点数量少的点云数据。优质的点云数据是顺利完成后续点云数据拼接、基于点云数据逆向翻图/建模的基础。

文章来源：《天宝Trimble Geospatial》https://mp.weixin.qq.com/s/mTeK1T4xeCuQA7pLWXsEoA