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什么是点云?

行业文章 2020年7月9日

从根本上说,点云是一种简单的结构。它是三维空间中点的集合,每个点都有一个笛卡尔坐标。这些点还可以被赋予其他属性,通常这些属性会表明它们是如何获得的。

例如,采集数据的测量设备 "看到 "它们的时间。点的位置强度或误差也可能包括在内。通常情况下,点云在勘测后会有约 1 亿个点。还可以使用摄影测量技术在点云上叠加照片,从而建立三维照片。

 

激光雷达惯性测距仪

 

收集点云数据的主要方法是 收集点云数据的主要方法是使用激光雷达.激光雷达的工作原理类似于雷达,即光线从设备发出并从物体上反弹回来。不同之处在于,无线电使用的是大波长的无线电波,而激光雷达使用的是小波长的激光,因此精度很高。

利用光返回设备的时间和光速来计算距离。通常情况下,激光雷达设备中的激光器具有固定的垂直角度,但会在水平面内旋转。设备内部知道激光垂直指向的角度及其方位角。这样,设备就能以三维球面坐标确定物体上的点的位置。内部激光器每秒可产生数千个点。上面提到的强度是反射光束的强度,表示物体的反射率。

点云有什么用途?

点云的应用范围非常广泛。点云越来越多地被实时使用,这样机器人和自动驾驶计算机就能了解它们所处的环境并进行导航。点云勘测过程中生成的数据可以很好地识别和辨认表面和物体,例如其他车辆、路标和车道标记。

OxTS 公司的主要业务是帮助汽车制造商获得所需的导航数据,以配合自动驾驶汽车开发中的激光雷达数据,以及用于测量的点云创建。

使用点云分析软件可以轻松计算距离和体积,而强度则有助于识别不同的材料。激光雷达的另一项功能是多回波。它允许激光脉冲(具有有限截面)从多个表面反弹回来,从而从同一个脉冲中得到多个点。这对于看清窗户和看穿窗户都特别有用,它还具有许多其他用途,例如在使用无人机飞越时,可以看清树木的顶部和地面。还可以通过激光雷达点云勘测来查看积雪深度。如果激光雷达能看到雪的表层,它还能从下面的地面获得另一个强烈的回波,从而让用户计算出雪的深度。

 

点云测量

企业出于各种不同的原因需要收集点云数据。自从激光雷达在商业上变得更加可行以来,它已成为测量人员寻找新的创新方法来执行任务(如基础设施和植被监测或为自动驾驶绘制地图)的有用工具。

然而,要使用激光雷达进行点云测量,还需要其他传感器。激光雷达本身可以为用户提供其周围环境的数字图像,但当激光雷达移动到范围之外时,它所回传的图像将不复存在。

为了建立一幅更永久的图像,以便保存并在以后进行审查,需要对激光雷达发出的光束进行以下处理 地理参照的位置和惯性数据进行地理参照。 GNSS/INS.

OxTS 为此,GNSS/INS 设备可生成精确的位置和惯性测量数据。根据使用情况的不同,有几种不同的型号可供选择。最精确的OxTS GNSS/INS,即 RT3000 v4适用于精度要求较高的应用场合,而 xNAV650则适用于精度受限的应用。还有 xRED3000板集,用于集成商项目。所有设备都与OxTS 地理坐标和孔径校准工具兼容、 OxTS GeoreferencerOxTS 客户使用OxTS Georeferencer 将 GNSS/INS 数据与激光雷达数据相结合,创建地理参照 3D 点云。

 

谁在使用点云?

点云数据已成为许多行业工作流程的重要组成部分。它为用户提供了可重复使用的准确、可操作的数据。点云数据的可能用例几乎无穷无尽,但点云数据在某些行业比其他行业更为普遍。例如

建筑公司

建筑公司在项目的整个生命周期中都会使用点云数据。在项目初期,激光雷达数据可用于现场勘测、项目规划和帮助预测项目成本。此外,建筑行业受到严格监管,因此所有建筑工程都必须尽可能与规划设计相匹配。点云数据在确保这一点方面可以发挥至关重要的作用。

土木工程师

激光雷达用于土木工程已有一段时间。在土木工程项目中,精度是关键,尤其是在项目初期。在一个新项目中,可以使用激光雷达点云绘制地形图,帮助分析哪些人为或自然特征需要清除。如果扫描准确无误,就不需要再次到现场进行勘察,数据可以反复进行远程分析。

点云数据还可用于在项目早期分析可能出现的维修和维护问题,从而确保项目按计划进行。

建筑师

在建筑领域,技术不断突破极限,而激光雷达在这一变革中扮演着重要角色。激光雷达扫描仪收集的点云数据可为建筑师提供项目的详细空间信息。传统上,建筑勘测都是通过人工进行的,而使用激光雷达后,建筑师只需花很少的时间就能收集到大量数据。

点云数据还极为精确,可帮助建筑师绘制更精确的设计图纸。它还有助于减少错误,从而提高盈利能力并缩短完成项目所需的时间。

OxTS 明斯特洛弗尔厅遗址的点云

OxTS 明斯特洛弗尔厅遗址的点云

OxTS 明斯特洛弗尔厅遗址的点云

点云有哪些格式?

在OxTS ,我们看到激光雷达点云被用于无人驾驶汽车和工作车辆开发、海岸和森林管理、基础设施监测(标志、排水沟、桥梁、路面、铁路等)、创建城市 3D 模型、管道勘探等。最终产品是一种简单的文件格式,其可能性几乎是无穷无尽的--我们经常看到使用点云的新应用。

如前所述,OxTS Georeferencer 是OxTS 内部开发的一款软件工具,可动态合并 GNSS/INS 和激光雷达数据,创建地理参照三维点云。数据可以多种格式导出,包括 .LAS、.LAZ 和 PCD。然后,数据可在许多第三方点云查看器软件应用程序中查看。

.LAS、.LAZ 和 PCD 并不是唯一的点云格式。点云数据还可以导出为许多其他格式,包括 ASCII(XYZ、OBJ、PTX(徕卡)、ASC)和二进制(FLS(法罗)、PCD 以及 LAS)。

 

精确定位点云

在使用激光雷达传感器设计您自己的移动测绘车时,最重要的一点可能就是您的定位源。它必须使您能够准确地将传感器数据与地球上的实际位置进行地理参照。定位数据越精确,点云就越精确。

本解决方案简介介绍了我们建议客户在决定其移动测绘车辆的本地化来源时所考虑的各个方面。

阅读解决方案简介了解OxTS GNSS/INS 为何是您的正确选择。

激光雷达测量解决方案简介

请阅读 "什么是点云 "系列的下一节:点云是如何制作的?(什么是地理坐标点云?)
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