三维激光扫描数据处理操作说明

1、三维激光扫描数据处理操作说明钟成2015 年 12 月1. 配置要求扫描要求：密度高，扫描全面，站间重叠度高。系统配置：XP 系统， 32 位，有 D 盘盘符。软件安装：ILIRS-3D 软件包（绿色）polyworks_10_0_3_32bit.exe,chanzhuang.exe和配套库，Geomagic Studio10,TexCapture1.1。Matlab 10.02. 数据预处理2.1. 数据转换2.1.1. 数据导入打开 ILIRS-3D 软件包中Parser 5.0.1.4中Parser.exe，界面如图2.1.1：图 2.1.1点击 Add 找到笔记本中存储扫描数据的文件夹

2、：2.1.22.1.3工具栏中放大缩小按钮可用于观察扫描范围。2.1.2. 基本设置然后点击setting对解压过程进行设置，出现如2.1.4界面。2.1.4其中， Outputfile 界面，主要设置输出路径和格式。默认路径在保存点云文件夹下，不用改。默认选择PIF格式， 24-bit texture，也就是有颜色信息的点云，如果是 8-bit scaled 则是点云强度信息。PIF 格式是 polyworks 支持的格式。如果选择 XYZ 格式，则以ASCII 码形式输出，也可以定义是否需要输出颜色信息。该格式可直接被Geomagic打开。图 2.1.52.1.3. 颜色设置然后，在最左边

3、列表里选择Color Channel，出现如下界面：图 2.1.6选中，默认的在会出现相应的照片信息，如果没有，则检查存储扫描数据的文件夹里是否有照片文件。在里，默认是没有文件内容的，点击，到“ ILIRS-3D ”软件包，找到文件“10384 CameraCalParam.tx”即可。t2.1.4. 平移参数设置然后在最左边列表里选择Pan tilt Transform，出现如下界面：2.1.7按顺序选中可。最后点击点击，到“ ILIRS-3D”软件包，找到文件“120111PanTiltCalParam.tx”即t2.1.5. 执行解压转换点击等待执行完成。若还要继续解压新的数据包，则先点

4、击，再点击也可在 Add 时，添加多个数据包，那么在Setting时需要分别对每个数据包进行设置，然后点击执行，完成后，点击删除全部。2.1.6. 数据浏览打开 PolyWorks 10.0，得到如下界面：2.1.8点击第四个按钮，等待打开IMInspect,，2.1.9点击 File-Import data Neutral/InnovMetric(PIF) ，如图：2.1.112.1.10找到之前解压缩到位置，打开后缀为.PIF的文件，并进行如下显示设置：point，如果数据量过大，则显示密度可选为 1/4， 1/16 等。工具栏最右边的PSiz设置为 1.3D Scene，显示效果如图2.

5、1.12。在该窗口中，按住滚轮移动鼠标，实现平移，左键实现三维旋转，按住右键实现放大缩小。如果数据看不见，选中数据，右键菜单选择View- Centre on Screen2.2. 数据配准如果仅需要单站扫描数据，本步骤可以忽略，如果扫描目标很大，需要将多站数据融合才能完整描述，则需要执行本操作。2.2.1. 数据导入在 polyworks 主界面，点击左边第一个按钮，打开IMAlign2.2.1得到 IMAlign 主界面如图2.2.2，保持选中3D Scene。2.2.2选择 Config-Digitizer得到扫描仪设置界面，我们的设定如图2.2.3：2.2.3然后，设置显示设置如2.1

6、.6节。从 File-Import images Import Optech (PIF) 打开需要配准的多个文件包。一个文件包里含有的多个文件属于同一个扫描站，不需要配准，如果这些文件不能对齐，表明是解压缩时没有设定平移参数，请参阅2.1.4节 .。2.2.4首先会出现如下界面：无论选择Yes或No， 都可对细分角度和密度进行设置，请选择Yes， 并按图 2.2.5设定参数。2.2.5弹出界面如图2.2.6点击，关掉向导。在界面（图2.2.7）上保持默认设置，点击OK，将数据依次导入。然后再重复上述过程，导入另一站点的数据。2.2.82.2.7IMIspect界面中。2.2.8：2.2.2 数

7、据配准首先在左边treeview里将数据分组，将每一站点数据编为一组。按住 Crtl 键鼠标连续点中第一组数据，在右键菜单选择edit->Goup，完成编组。2.2.92.2.102.2.10Close Wizard， 在视图里保Align-> Split view ， 在弹出的向导框里选择3D Scene，显示结果如图2.2.11。图 2.2.11.2.2.11 分别将两组数据显示在不同视图，便于分别选择特征点。此时可以分别使得便于观察和后续选择特征点。其操作如2.1.6Align-> N Point Pairs，在弹出的向导框里选择Close Wizard，在视图里3D

8、Scene状态，此时鼠标图标变成一支笔，可以分别在两幅视图中依次点需要浏览视图时，敲击空格键实现浏览与点选功能的切换。如果要退ESC键。2.2.12.位置基本准确即可，最少选由于数据的特点，不需要非常精确的选中同名特征，中三对点，要较全面的覆盖数据范围。最后点击鼠标右键，保持3D Scene状态，可见数据基本配合到一起，但是存在一定的误差。2.2.13.选择 Align-> Best-fit Alignment & Comparison ，启动自动优化界面，如图2.2.14。图 2.2.14Start，自动进入误差统计界面，并开始优化。2.2.15完成后，选择Close，观察结果

9、。如果配准结果较好，即两组数据之间不再有明显的裂缝或错位，则保存数据，否则重新启动配准，从Spit view 开始。2.2.3 结果保存选择 File->Save Project as，得到如下界面：图 2.2.16可以随意命名，不要重复，Destination Workspace 最好与之前的过程数据放在同一文件夹，便于后续查找。如下图：在关闭 IMalign 时候，会弹出如下对话框，询问是否减少重叠区域数据量。2.2.17Yes，然后对弹出的对话框执行Start即可。2.2.183. 工程地质应用3.1. 特征量测这个部分主要在IMIspect 中完成，在主菜单打开IMIspect。

10、3.1.1. 数据导入如果是单站数据，按照2.1.6.节 所述导入数据，如果是要加入配准后的多站数据，选择File->Open object，弹出如下对话框3.1.1如果没有我们命名的Workspace和 IMAlign Projects ，点击 Add Workspace，去寻找我们命名保存的Workspace。然后点击Open 打开，导入当前工作空间。3.1.2. 坐标变换搜索定位预先测量了坐标的位置，点击空格键，出现十字符号，进入选择模式按住 Ctrl+Shift，敲击鼠标滚轮，圈选范围，右键结束，可以获得一个点云选择集，然后选择创建点特征，如下3.1.2（ a） ，出现3.1.2

11、（ b） ，并按图中设置参数。a）b）3.1.2点击创建，即可获得一个点目标。在对所有量测目标都创建点之后，这些坐标的量测值。坐标文件定义如下：从外界导入导入坐标值的操作步骤如下图：3.1.3在弹出对话框中，注意选择文件格式与自定义格式一致，此处为Names+points，如图 3.1.4.3.1.4.文件导入之后，在tree view的Feature中会出现文件中的点，其名称与坐标文件中定义的一致。选择 Align->Align N Paris of Center points，在弹出的对话框里选择对应的导入坐标点和之前从点云中创建的点，建立相应的匹配关系，如图3.1.6.图 3.1.

12、6其中 source 选择 Feature中由点云创建的特征点，Destination 选择由外部文件导入的特征，注意一一对应关系。完成配对关系之后，选择Align 即完成坐标转换工作。3.1.3. 基本测量选择 Measure->Basic Measure，弹出对话框如图3.1.7。3.1.7选择需要的测量工具，直接在点云上执行测量。可实现对岩石面积，长度，裂隙 长度等待测量。3.2. 产状计算3.2.1. 平面生成点击空格键，出现十字符号，进入选择模式.按住 Ctrl+Shift，敲击鼠标滚轮，圈选范围，右键结束，可以获得一个点云选择集，然后选择创建面特征。如图 3.2.1 所示进行

13、选择，得到创建平面对话框，依图3.2.2进行配置。3.2.1图 3.2.2 切换到浏览模式，查看生成的面是否贴合兴趣平面。图 3.2.3Export-> To Text File File-> Import Primitives-> Planes from Text File.3.2.2. 产状计算3.3. 模型和等高线制作3.3.1. 数据接口ASCII 码导出， 选中数据块，右键菜单Export->ASCII Point Cloud ，3.3.1.图 3.3.1Template选择Points Only 即可， 也可选 Points+RGB 等。 然.XYZ”后缀。

14、 如果是单站数据，也可以在2.1.2 节设置数据格.XYZ ”形式输出。3.3.2启动Geomagic，文件-打开，然后找到保存到xyz 文件，打开，会弹出以下对话框3.3.3（ a） ：a）b）3.3.3根据数据量大小自己选择，50%或 33%比较合理。然后弹出3.3.3（ b） ， 选米。 得到图 3.3.4.3.3.4视图中的浏览方式比较奇怪，在其状态栏中有说明，如图3.3.4.3.3.2. 三维建模然后选择菜单“点（P） ” ->“封装（ W） ”（ 3.3.5（ a） ） ，得到3.35（b） ，默认曲面，点击确定，开始执行，等待，结果如图3.3.6。b）3.3.53.3.6p

15、） ” ->“填充空（E） ”，主界面右下出现填充空对话框，如图3.3.7.图 3.3.7.按图 3.3.1 中设置，直接按全部填充，等待执行，一般会弹出以下对话框。图 3.3.83.3.7这是说有一些超大但空洞，选择取消，否则出现的结果很差。然后点击图中的确定，完成空洞填充。选择文件-另存为，保存为DXF 格式。Geomagic中也可进行量测和体积计算工作。等高线可用于高精度数值模拟。在 IMINspect 中，选择File->Import Data->Polygonal Model3.3.9找到刚才导出的dxf 文件，打开结果如图3.3.10。3.3.10此时也可以进行量测，产状计算等工作。为了后续色彩增强使用，可以将模型选中导出，在右键菜单里选择Export->Polygonal Model.。在弹出对话框里，选择格式为Innovmetric Files（ .pol）在 Tree View点中Cross-Section右键菜单里选择,Create，如图3.3.11.图 3.3.11.在弹出的对话框里设置参数如图3.3.12.图 3.3.12其中， Start point Z和 End point Z 需要根据实