评估移动点云质量的完全指南

对激光扫描专家用来确定移动点云质量的指标和审核数据集的过程的讲解。

你听说过了移动扫描系统对建筑文档记录的好处，也知道它能为你的企业做什么，因此你决定自己购买一个移动扫描系统。你向你的同事征求了意见，查阅了资料，也查看了市场上所有工具的各种规格。经过一番深思熟虑，你把名单缩小到几个看似适合你和你的业务的扫描仪。

但现在你遇到了一个问题。在下载候选仪器的点云样本并检查他们数据质量的时候，由于你没有太多移动扫描仪的经验，不知道该如何进行评估。如何评估一个移动扫描仪的点云是否足以满足你的需求？

本指南将帮你解答这个问题。我们会讲解关于激光扫描专家确定移动点云质量所采用的指标，然后向你展示审核数据集的过程——且都不需要复杂的分析工具。

扫描专家用什么指标来判断移动点云的质量？

首先，我们将探讨你应该在移动点云中寻找哪些特征，并解释这些特征为何重要。

着色/纹理

怎么观察？点云的着色和纹理的逼真程度。换句话说：点云与高质量数码相机照出来的照片有多相似。

它为什么很重要？良好的着色和纹理可以帮助你识别数据集中的小细节，例如树木、门，甚至标志上的文字。这在建模过程中有巨大的价值，因为此时了解扫描和辨别物体的功能至关重要。

良好的着色和纹理使点云看起来像捕捉到的真实世界的环境，也使专业人员和非专业人员更容易理解他们所看到的东西以及更轻易地浏览数据集。

噪点

噪点是什么？点云的“模糊感”。由于激光传感器的物理行为会使数据产生随机的瑕疵，因此无论是哪种扫描仪，噪点都会出现在原始数据集中。每个制造商都有自己消除噪点的方法——有些方相对来说更加成功。

它为什么很重要？太多的噪点会在建模应用中造成问题。例如，你正在对地板进行建模，由于噪点的影响，你会很难辨别一条3厘米厚的“线”是从哪里开始的。当你在为精细的细节建模时，也会出现同样的问题。

过多的噪点也会使点云的几何形状大于所需的大小，这也会导致文件变大和传输时间变长。不过这也可能代表你的电脑处理速度较慢，可能你需要花很多钱来升级你的机器。

细节部分的分辨率

那是什么？小的细节，例如90°的边缘，或门框的形状，有多清晰。

它为什么很重要？很多建模应用都需要在高细节水平上工作。如果你是以1:50的比例对平面图进行建模，或进行目视检查，那么你很可能需要能够观察到精细的细节，以产生一个高质量的交付品。

绝对和相对精度

那是什么？虽然这是一个非常复杂的话题，但我们可以给你一个相对简单的答案。精度数代表了测量值与准确值的接近程度。

在移动扫描中，我们衡量两种精度。绝对精度是指你的数据在全球范围内的准确性。这个指标适用于在多个扫描地点进行的测量，例如从建筑物的一个角落到另一个角落。

相对精度是指数据在设定的局部范围内的准确性。这个指标适用于单一扫描位置的各点之间的测量，如一个房间。

[查看我们的术语表，了解更详细的定义]

它为什么很重要？这些指标对于确定扫描仪的可靠性非常重要，因为它们可以显示建筑物以及房间的尺寸有多精确——这两者对于点云扫描（scan-to-BIM）或生成平面图等应用都是重要的参考因素。

[关于哪些指标是应用BIM建模、平面图生成等最重要的信息，请查看我们的移动扫描数据建模指南。]

审核点云质量的5个步骤

你可能已经知道，许多有经验的激光扫描专业人员使用基准数据集和复杂的软件来判断点云的质量。但你可能不了解的是，许多人还会使用一个简单的方法——用肉眼来审核点云。

通过寻找具体的指标，他们可以快速判断点云在上述的指标上的表现。以下是 NavVis 的扫描和视觉部门主管 Stefan Romberg 使用的方法。

如果你也想尝试这种方法，你可以在这里找到 NavVis 的样本点云数据集。

步逐 1：记录下你的第一视觉印象

下载设备制造商提供的样本数据，并在你的点云软件中打开它。探索数据并记录下你的第一印象。

• 它的颜色多吗？它看起来是像一张高质量的照片，还是很暗淡？
• 它是清晰的还是模糊的？

快速的视觉检查听起来似乎太主观，不可靠，但 Romberg 说这是一个非常重要的步骤。他解释说：“大多数情况下，点云越漂亮越好。主观的美不能证明质量，但它可以是衡量硬性、客观质量的指标。”

因为一个漂亮的点云需要真实的着色和纹理以及降噪处理，而且点云必须达到一个基准精度，以防止出现翘曲和变形等问题。

步逐 2：在正面视图中查看点云，并取一个水平切面

从顶部看点云，能让你检查两个重要的指标：直线和一致性。

• 墙壁是直的吗？
• 墙壁或横梁一端到另一端的厚度是否相同？
• 你在长走廊里看到了翘曲的现象吗？

这将使你对移动扫描设备的精度有更好的了解。正如 Romberg 所解释的，如果墙壁是扭曲的而不是直的，宽度变得越来越厚或者越薄，或者分裂成两个，那么你的数据就是错误的。这可能是由于SLAM无法应对该环境而发生的。

[想了解为何有些移动解决方案会产生这样的问题，请查看我们对SLAM——移动扫描设备技术的动力——的讲解。]

步逐 3：放大图像以查看细节

放大点云的一小部分，例如门周围的区域。这将允许你查看熟悉的细节，并观察点云对它们的解析程度。

• 数据对墙角呈现的精确度，或其他90°度角的呈现？
• 当你仔细观察墙壁时，墙壁是否弯曲（不直）？
• 门的边缘这种较难捕捉的细节轮廓有多清晰？

这将有助于你反复检查点云的精度。还能帮你确定点云在细节的分辨率上的表现。

步逐 4：查看我们的白皮书

这一步非常重要。以上阐述的步骤应该能让你对点云精度的评估有很好的了解——且只需要花几分钟的时间。但它们并不能保证评估的准确性。要准确了解点云精度，你需要具体数据，因此最简单的选择还是花一些时间来查看制造商的白皮书。

你可能会说，如果我已经看了产品规格表，为什么还要看白皮书？一个移动扫描仪的规格表用途有限。它只代表移动扫描仪在理想的、受控的情况下的准确性。但在现实世界种并不理想。移动扫描仪的精度取决于许多因素，如其机载处理对环境的处理能力，以及其校正功能的有效程度。

这就是为什么你应该查看制造商的精度白皮书，因为这些白皮书展示了扫描仪在不同应用中的精度。这些文件将展示扫描仪在你工作相关的各种环境中的表现。

步逐 5：预定演示然后重复以上步逐

现在你已经准备好联系制造商，安排一次演示了。这将使你能够亲自尝试该设备，感受它是如何运作的，最重要的是，在你熟悉的环境中查看它的数据质量。

一旦你获得了演示的点云，重复步骤1-3，以审核样本点云的方式评估演示获得的点云。福利：这样的话你就可以确定制造商没有偷梁换柱地挑选他们的样本数据，来让自己的点云比实际情况看起来更好。

如果你想继续进行更复杂的评估，你可以用架站式扫描仪捕捉相同的环境，并使用点云对点云的分析，看看移动数据是如何叠加的。

总结

无论是否拥有复杂的分析工具，任何人都能验证点云的质量。通过进行仔细地视觉审计，你可以很好地了解它在各种重要指标上的表现情况。最后，通过阅读精度白皮书——或者预定演示并与TLS数据进行比较——你应该就能知道该扫描仪的数据是否符合你的要求了。你将在一个能为你的企业做出明智选择的位置。