一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法

本发明涉及三维扫描，尤其涉及一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法。

背景技术：

1、在三维扫描技术领域中，点云为三维扫描技术的输出结果，由大量的离散点组成，每个点都有确定的三维坐标(x，y，z)，这些点共同描述了物体的表面特征，代表了扫描物体的详细三维信息，通过点云数据可以进一步用于建模、分析、测量和可视化等应用。其中点云的测量精度是判断扫描仪扫描精度的重要指标。

2、在点云精度方面，扫描仪的精度是影响测量可靠性的重要因素。现有的三维扫描系统通常依赖于厂商提供的规格参数和试验数据，这些数据在实际应用中可能存在偏差，无法反应扫描仪的实际测量精度。现有的技术主要存在以下的问题和缺点：数据不全面：目前的精度验证大多只在有限的试验条件下进行，缺乏在不同距离、范围及复杂环境下的全面验证；参数选取主观性强：现目前没有具体的参数选取参考，使用者无法根据具体的精度要求选择适宜的扫描距离与有效范围，只能凭经验主观选取且无法判断精度是否满足要求；厂家提供的精度范围模糊：厂家无法提供详细的精度梯度范围，仅能给出单一条件下的精度数据，缺乏在多种工况下的精度变化情况；优化不足：现有技术未能提供扫描参数优化的有效方法，用户难以根据具体的测量需求调整扫描参数以达到需要的精度。

3、综上所述，在现有三维扫描系统中，上述存在的问题和缺点限制了三维扫描技术在实际应用中的精度可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，旨在解决现有三维扫描系统中限制其在实际应用中精度可靠性的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，包括：基于三维扫描仪进行精度标定试验；

3、识别扫描精度随扫描距离和范围的影响规律；

4、依据特定精度要求进行扫描参数选取。

5、其中，基于三维扫描仪进行精度标定试验的具体方式为：

6、基于标准平板试验为基础，采用不同扫描距离对该标准平板进行三维点云建模；

7、针对每一种扫描距离情况，考察不同位置处的标准平板尺寸识别精度分布规律，并绘制识别精度在平面上的分布图，即可完成基于三维扫描仪进行精度标定试验。

8、其中，识别扫描精度随扫描距离和范围的影响规律的具体方式为：

9、完成基于三维扫描仪进行精度标定试验后，所扫描的数据以点云模型的形式注册入计算机并进行数据处理，随后进行平均点位误差计算；

10、根据平均点位误差计算结果识别精度分布规律绘制。

11、其中，完成基于三维扫描仪进行精度标定试验后，所扫描的数据以点云模型的形式注册入计算机并进行数据处理，随后进行平均点位误差计算的具体方式为：

12、基于设定站点下的扫描数据为例，首先找到该站点下扫描的中心板，再找到由中心板向外发散呈现形的板，在各个发散方向的板数相等，以这些板作为选定的标定范围；

13、然后，在点云模型中测量所有选定板的四边尺寸，与实际测量的尺寸做差得到后再平均得到一个点位的对应误差；

14、重复上述步骤多次，将多次所得到的误差平均，即可得到某一距离下范围内点位的平均误差，以消除偶然性误差。

15、其中，在重复上述步骤多次，将多次所得到的误差平均，即可得到某一距离下范围内点位的平均误差，以消除偶然性误差中，重复的步骤不低于10次。

16、其中，根据平均点位误差计算结果识别精度分布呈以下规律：

17、范围内所有点位的精度随距离的增加，点云的密度和整体的精度会整体降低；在固定距离下，由中心向外延伸的点位精度会形成的梯度，整体呈现出中间精度高，越靠近范围边缘精度越低的趋势。

18、其中，依据特定精度要求进行扫描参数选取的具体方式为：

19、在确定范围内精度梯度后，使用者即可根据具体的精度要求进行扫描参数的选取；

20、在选取的精度梯度范围中，将达到精度要求的范围定义为有效范围。

21、本发明的一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，通过系统的标定试验和详细数据分析，确定三维扫描仪在不同距离下规定范围内的精度，提供可靠的扫描参数选择；适用于多种型号和品牌的三维扫描仪，用户可以根据精度需求灵活选择扫描参数，并广泛应用于建筑测量、工业检测和文化遗产保护等领域；本发明通过科学的参数选择方法，避免了扫描参数选择的主观性和盲目性，同时提高了扫描作业的工作效率，多次试验和数据平均化处理减少了偶然误差，提供全面的数据，使用户直观了解精度变化规律，精确控制扫描范围，确保扫描结果的精度和可靠性，本发明明确了扫描精度的影响因素和规律，优化了扫描过程，进一步提升了结果的精确度，解决了现有三维扫描系统中限制其在实际应用中精度可靠性的问题。

技术特征：

1.一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，包括：基于三维扫描仪进行精度标定试验；

2.如权利要求1所述的在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，

6.如权利要求5所述的在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种在给定精度条件下的三维扫描距离及范围确定方法，通过系统的标定试验和详细数据分析，确定三维扫描仪在不同距离下规定范围内的精度，提供可靠的扫描参数选择，并广泛应用于建筑测量、工业检测和文化遗产保护等领域；本发明通过科学的参数选择方法，避免了扫描参数选择的主观性和盲目性，同时提高了扫描作业的工作效率，多次试验和数据平均化处理减少了偶然误差，提供全面的数据，明确了扫描精度的影响因素和规律，优化了扫描过程，提升了效率和结果的精确度，解决了现有三维扫描系统中限制其在实际应用中精度可靠性的问题。技术研发人员：王丽萍,罗钧,陈嘉鑫,罗文文,马骉,张培君,施军,张旭昌,张宛静受保护的技术使用者：重庆科技大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6