五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】中国的测量界真是挺牛的,不服不行。 -- 温雅颂

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    • 家园 【原创】六,激光测量技术的出现

      不好意思。这个题目去年开题以后不久,形势的变化使我不得不将它暂时搁置下来。后来因为太忙也就一直没抽出空来继续往下写,一拖都快一年了,这坑也实在太深了,好在坑里人不多。

      激光测距技术早就有了。以前用激光测距时,常常需要在被测目标出放一个角反射器。激光测距仪发出一束激光,到达角反射器后反射回测距仪,然后根据激光从发出到返回的时间差计算出测距仪与角反射器之间的距离。显然,对角反射器的依赖,使得激光测距仪和传统测量仪器相比,除了精度提高之外,效率的提高很有限。

      2001年,我跳槽到硅谷一家公司。这个公司生产一种激光扫描测量仪器。它可以在正面一定的角度内对物体进行扫描。扫描时它可以发出最多一千行乘一千列个激光束,然后根据每个激光束返回的时间计算出返回点到扫描仪的距离,从而得到该返回点的三维空间坐标,每个点的坐标误差在正负六毫米之内。用这种激光扫描仪扫描一座建筑物后,所得到的一百万个空间三维坐标点,用计算机显示出来后,可以清晰地辨别出被扫物体的几何形状。通过对这些坐标点进行综合提取,就可以构造出该建筑物的三维数字模型。

      在我看来,这种技术与传统工程测量技术相比,主要有两大进步:第一,不需要测量人员到被测物体前去手扶标杆或角反射器,这对于测一些人员不易到达的地区很重要,比如在一个峡谷地区建一座桥梁,需要对峡谷的基岩进行精确的测量,利用这种技术,就不再需要测量人员跋涉到峡谷对岸去扶标杆了。第二,整个扫描过程是完全自动化的,数据直接存入计算机,所有的三维建模工作都可以在室内完成,大大减轻了测量人员的工作强度和改善了工作条件。

      当时我刚接触到这种技术时,心里就想,这下中国又落后了一截。

      这种激光测量技术发展很快,现在不但有这种架在地面测量的激光扫描仪,还有装在飞机上的激光扫描仪,通过对地面的扫描,可以直接生成数字高程模型了,而这曾经是测量中工作量最大的部分之一。

      然而,这种激光扫描测量技术并没有风光多少年,测量技术又出现了新的跃进。依我看,这种新技术很有可能取代激光扫描技术,成为未来测量的主流形式。

      (待续)

      关键词(Tags): #激光测量(当生)#激光测距(当生)
      • 家园 这个咚咚

        在物体表面颜色不同的时候是不是误差比较大?

      • 家园 1K x 1K,照这个思路,最终他是不是可以

        实时采集,实时生成?

        感觉有点象照相技术了都

        • 家园 不行

          它还是一个点一个点地扫,所以只能扫静物。

          有意思的是,它如果在路边工作的时候,如果有车经过,它的一部分点就会打在车上。但因为车很快就驶过去了,所以打在车上的点数不会太多,对数据的后期处理基本没什么影响。

          我在那的时候,看过公司内部测试时采集的一些数据,其中有一幅数据是对真人扫描。这哥们在扫着一半的时候笑了,结果做出来的三维模型,这哥们一半脸绷着,一半脸笑着,看起来很有趣。

          在观察扫描下来的“点云”时,我还注意到有两个激光点正好穿过他的瞳孔,打在了视网膜上。

          • 不行
            家园 这样看来,如果要做到实时的话

            要解决的问题还是比较棘手的

            一扫描的频度必须足够频,二是精度的问题,比如说老兄提到的中间有车辆经过的问题。

            不过好象已经离题了,打住打住

      • 家园 问个不专业的问题

        既然不用角反射器,也就是说接收端探测的是漫反射。

        不知道接收端是如何确定接收到的反射光束是那个点的反射?难道是成像+计时+面阵探测?

        • 家园 ccd或cmos接收信号的时候可以确定单点位置

          是一个一个像素点来确定的。可以一个一个像素点分别

          取信号。

          以色列有家公司做摄像头,也是类似方法,来获得

          每个像素点对应的距离信息。不过他们做的是近距离的。

          • 家园 感谢您的回复。

            不过有点太年代久远了,我想了半天也没想起来问的什么问题。

            又看了一遍原文和我的问题,似乎有点印象了。不过也忘了当时是怎么想的了。

            现在想想,距离可以通过时间来计算,角度已知,单光束扫描的话,很容易搞出三维信息来。似乎一个点探测器件加滤波加计时就可以了。

            如果是成像的话,我不是很熟,似乎CCD或者CMOS无法精确测量目标返回的时间吧,响应时间限制。另外读出机制似乎是“平移”电荷(忘了名词了,够晕吧),那么就决定了测量方式是曝光一定时间后读出整幅图像虽然能够一个像素点一个像素地读出,但无法判断每个像素的激光到达时间,而且受限于帧速率,几乎不太现实。

            所以我认为还是第一种情况的可能性大点。

            • 家园 cmos可以单独读出每个像素值

              发射红外光,但不需要定点扫描,只需要发出特定频率的红外光。发一次光,就测定某个像素点收到返回光的时间,这样没个像素点都有对应的距离信息。

              以色列的公司这么做的。

              • 家园 受教了

                确实打破了以前我的一些错误认知。

                对cmos没有太了解,一直认为和ccd工作原理基本一致呢。

                多谢多谢。

                以色列的一些公司确实有很新奇的东西,价格比英美也便宜,最近要采购的一个小东东就是以色列公司的。这确实是突破超级国家的技术垄断的一个挺好的途径,国内要努力啊。

        • 家园 “成像+计时+面阵探测”这问得还不专业啊
      • 家园 差分GPS?
      • 家园 刚刚看了蝙蝠侠:dark night

        里面有段情节,从弹孔的痕迹上重现子弹上的指纹,似乎牛叉的过分了。不知道千里兄说的新技术能做到哪一步?这个坑不填没人性啊,呵呵。

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