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Sean Higgins 2021年1月19日 < 1 min read

投资移动扫描系统前你需要知道七个专业术语

对于各个公司经常在发表的文章和规格表中使用的,描述他们移动扫描系统功能的基础技术术语,我们在此进行了解释。

如果您不熟悉移动扫描,您可能不熟悉公司在文章和规格表中用于描述其系统性能的技术术语。这使得您可能会难以理解一种设备在精度和工作流程等领域与其他设备有何不同。本文旨在通过解释这些基本术语来提供帮助。

我们将介绍用于基准移动扫描系统的两种精度,移动扫描设备常见的精度误差,最后探讨移动扫描工作流程中使用的纠错类型。(我们还包含了一些文章的链接,以更深入地解释这些主题)。

精度相关词汇

局部(相对)精度

点云在局部尺度上的准确性。对于移动扫描设备来说,这是某一单个位置(如房间)内点与点之间的测量精度。

该指标在确定扫描设备的可靠性方面非常重要,因为它可以显示房间尺寸的精确度,这是点云建模(scan-to-BIM) 或生成平面图等应用的重要考虑因素。

全局(绝对)精度

点云在整体范围的准确性。对于移动扫描设备,这是扫描仪在某个位置未捕获的两个点之间的测量精度。例如,建筑物的相反角落之间的距离。

在确定移动扫描仪的可靠性时,全局精度至关重要,因为它突出显示了在大型或复杂扫描项目中累积的漂移误差。换句话说,它为设备扫描整个建筑的精度提供了参考。

它也被称为绝对精度,因为它表示点云的测量位置与由高阶方法(如 GPS 或测量)确定的绝对坐标系中的"真实"位置相比所得的精度。

关于这些术语更精确的定义,以及有关 NavVis 如何测量其扫描设备各项指标的更多详细信息,请参阅 NavVis VLX 精度白皮书

SLAM 误差相关词汇

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跟踪误差

跟踪误差通常出现于移动扫描设备中的同时定位与地图构建(SLAM) 算法在记录轨迹时错误地计算您的位置。当空间缺少 SLAM 的计算机视觉技术用于进行位置估计的物理功能时,最有可能发生这种情况。例如:长而直的走廊是造成此错误最常见的原因,因为它们缺乏门廊、窗户和角落。

跟踪误差在不太完善的 SLAM 算法中更为常见,但在最先进的系统中也可能出现。如果有条件的话,这些误差可以通过闭环扫描或控制点优化进行校正。

跟踪误差是造成漂移的一个根本原因。(见下文)

漂移误差

当您扫描时,由 SLAM 算法生成的轨迹数据会偏离您的真实路径。它产生于较小误差的累加,如跟踪误差,或传感器噪点导致的定位误差。

漂移在短时间的扫描项目中很少会是个问题,但随着扫描时间的增长,漂移误差产生的可能性就越大。从数据中很容易观察到,例如,当一条直线走廊看起来弯曲或当楼梯扭曲时。

通过更完善的同时定位与地图构建 (SLAM) 算法可以减少此错误,但如果没有额外的措施,几乎不可能消除此错误。因此,许多供应商提供工作流功能,如闭环扫描或控制点,以纠正漂移误差。

想要详细了解跟踪误差和漂移是如何产生的,以及您可以通过哪些操作来纠正这些错误,请查看此文章

误差纠正相关词汇

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闭环扫描

闭环扫描是帮助纠正漂移误差的工作流功能。大多数移动扫描设备都会提供。

若要执行闭环扫描,请返回到已扫描的区域。同时定位与地图构建 (SLAM) 算法将识别该位置,并用它来计算其轨迹自上次存在以来的漂移程度。这为算法提供了删除该漂移和提高最终点云质量所需的所有信息。

控制点优化

控制点优化是一种纠正跟踪或漂移误差的工作流功能。它主要用于漂移误差较常见的大型扫描项目。目前只有市面上最先进的系统提供此功能。

控制点优化的最常见操作,要求将扫描目标放置在可能发生误差的区域周围,并使用全站仪测量这些点的精确坐标。当您在扫描设备的后处理软件中输入这些目标点的坐标时,它会使用此数据控制并优化点云并减少误差。

例如,您可以在长走廊的任意一端放置棋盘控制点,以更正跟踪误差。或者,您可以在较大的扫描项目中放置多个控制点以更正漂移误差。

NavVis 独家的实践还包括使用控制点来验证扫描时的全局(绝对)精度。要使用此功能,请放置一个锚点,测量它,然后在经过时用扫描设备触碰它。使用界面将显示测量坐标和系统位置估值之间的差别,让您可以深入了解扫描过程中可能出错的任何因素。

点击了解更多关于 SLAM 误差的信息,以及如何纠正它们。

控制点

测绘标靶,如棋盘标靶或球形标靶。

它们在扫描中最常见的用途是将不同方式(如移动扫描设备、架站激光扫描设备和无人机)生成的点云进行合并。对于此应用程序,在两个或多个数据集重叠的区域中捕获控制点。这为后处理软件在注册过程中提供了一个共同点,以确保所有数据集都精准组合。

控制点的第二个用途是移动扫描工作流中的纠错(有关此应用程序的详细信息,请参阅上文有关控制点优化的内容)。

总结

这些是您在计划购买移动扫描设备时需要了解的一些基本知识,以便做出明智的决策。

现在,您应该拥有能够确定扫描设备在局部环境中精度的工具,同样也了解设备在整个项目的精度。您还准备好询问有关漂移和跟踪误差是如何影响扫描设备准确性的问题,以及制造商为纠正这些误差提供了哪些工具。

换而言之,您应该具备了评判一个移动扫描系统与其他系统性能相比较的能力,并选择您可以依赖的系统。

Sean Higgins 是一位自由的技术写作专家,曾是贸易出版物编辑,也是户外运动爱好者。他认为清晰的、无流行语的3D技术写作是一项公共服务。

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Sean Higgins

Sean Higgins is an independent technology writer, former trade publication editor, and outdoors enthusiast. He believes that clear, buzzword-free writing about 3D technologies is a public service.