I工程建设与设计 l Con~uctmn&DesignForProjeet
非 接 触 三 维 扫 描 测 量 数 据 的 处 理 研 究
Research on the Processing of Non—Contact 3D Scanning Surveying Data
李国栋
(河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000)
LI Guo-dong
(Hebei Province Geophysical Exploration Institute，Langfang 065000，China)
【摘 要】随着工业的不断发展，对实体造型设计提出了更高的要求。非接触三维扫描技术作为一种造型设计的主要方法，在对实体
进行扫描后的数据处理中，有着不可忽略的作用，可以有效确保后续三维实体模型的构建。论文以一个实体模型为例，详细介绍了
j}接触三维扫描测量技术对数据的处理过程。
【Abstract]Withthecontinuousdevelopmentofindustry,higherrequirementsareputforwardforsolidmodelingdesign．Asamainmethodof
modeling design，non—contact 3D scanning technology is used in the data processing after solid scanning．It call ensure the construction of 3D
solidmodeleffectively．Thispapertakesasolidmodel asallexample．introducesthedataprocessingprocedureusingnon-contact3D scanning
measurementsurveyingtechnologyindetail．
【关键词】三维扫描测量；点云；数据处理；研究
【Keywords]3D scanningmeaSurement；pointcloud；dataprocessing；research
【中图分类号】TB47 【文献标志码】A 【文章编号】1007．9467(2018)07．0266．02
[DOI]10．136160．cnki．gcjsysj．2018．07．326
1 引 言
在工业造型设计中，非接触三维扫描测量技术的应用越
来越广泛。由于利用测试技术采集的数据十分密集，所以经常
形象地将其称为点云。而点云中往往不可避免地出现影响曲
面构建的杂点和噪声点，需在曲面构建前对其进行处理，如噪
声点的剔除、点云拼接对齐等，以确保测量结果的准确性。
2 非 接 触 三 维 扫 描 测 量 数 据 的 处 理 分 析
2．1 噪声点 和 失真 点的 处理
利用非接触三维扫描技术进行测量时，由于外界因素的
影响 ，不可避免地会出现一些误差 ，即产生噪声点和失真点。
因此，为了有效确保测量结果的准确性 ，必须进行噪声点剔除
和失真点查找。进行噪声点剔除时，需要利用相关软件 ，而失
真点的查找，通常需要采用以下 2种方法：(1)直观检查法。该
方法主要是通过人眼直接进行数据点的查找处理，具体是通
过图形显示终端，再通过肉眼对数据点集中、偏差较大的点进
【作者简介】李国栋 (1983 )，男，天津人，高级工程师，从事地质测
绘及工程测量研究。
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行剔除 ，由于该方法对于失真点的查找存在一定的局限 ，因
此，只适用于对数据的初步检查阶段。(2)曲线检查法。该方法
的原理是利用最小乘法进行相关数据点的曲线绘制 ，然后根
据曲线截面确定阶数，分别计算出中间点到曲线的距离，如果
该距离超过允许误差范围，则证明该点为可剔除点。相较于直
观检查法，该方法查找较为精确 ，所以适用性较高 ，应用范围
较广『lj。
2．2 数据精 简处理
在完成对测量数据的噪声点和失真点处理后，需要对剩
余测量数据进行精简处理 ，原因是利用非接触三维扫描技术
所测量的数据点云过于庞大，如果直接进行曲面构建，不仅会
消耗巨大的计算机资源，还会影响数据处理进度。因此，有必
要对剩余数据点云进行精简处理 ，其处理原则包括 ：(1)在扫
描曲率较大的地方 ，需要保留较多的数据点；反之，在扫描曲
率较小的位置 ，保留少数量的点即可。(2)对于点云类型的不
同，其精简处理的方式也不尽相同。其中对于散乱点云的精简
处理。通常采用随机采样的方式进行精简；而扫描线点云的处
理一般是根据等间距方法进行精简。另外 ，在进行数据精简处
理过程中，通常还会应用到 2种方法。即均匀网格法和非均匀
网格法lZl。前者适用于一些简单零件表面数据精简 ，可以达到
保留原始数据的目的；而后者主要应用于一些复杂零件的表
面点处理，它可以根据被测物体外形进行数据的疏密处理。
2．3 数据平 滑处 理
利用非接触三维扫描技术进行点云数据的处理时，会产
生不可避免的随机误差，而随机误差的出现会导致曲面构建
出现问题，从而影响最终的三维实体模型质量。为了确保三维
实体模型的质量，需要在曲面构建前完成对点云数据的平滑
处理，具体包括以下 2种方法：(1)平均值滤波法。该方法主要
是通过改变点云的位置，达到最终平滑处理 目的；(2)高斯滤
波法。该方法可以有效剔除一定区域内的高频噪声点，从而达
到保留原始数据的目的。由于高斯滤波对数据处理的影响较
小，所以它是应用最广泛的数据平滑处理方法。
2．4 数 据拼接 处理
目前，非接触三维扫描测量最常用的多片块点云数据拼
合对齐方法为：(1)通过专用的测量装置实现数据的拼合对齐，
非接触三维扫描测量数据的处理研究（论文）.pdf
