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Bulent Yusuf 2020年12月1日 1 min read

NavVis VLX 与架站式扫描仪测量大比拼

永不静止,在慕尼黑总部,NavVis 团队将 NavVis VLX 与地面激光扫描仪的精度和速度进行了对比测量。

我们都热爱空间技术是 NavVis 的指导原则之一。凭借激情和奉献精神,每一个NavVis人都努力将移动扫描技术推至新的高度。我们相信整个测绘和现实捕获领域都已切身感受到了NavVis对扫描技术的推动。

然而口头上光说是一回事,想要证明就是另外一回事了。今天我们将展示我们的技术人员为比较 NavVis VLX 与传统地面激光扫描(TLS)关于精度与速度孰高孰低所进行的实验演示。实验中,我们使用了两种不同的 TLS 设备,为了匿名起见,此处称为TLS 设备 A  TLS 设备 B

结果不仅是令我们满意。简直太出色了!在下面的视频中,您可以看到我们如何使用 NavVis VLX 在25分钟内扫描了 NavVis 慕尼黑总部约 500平方米的面积,而扫描同样的空间,使用 TLS 设备 A 需要2小时;设备 B 耗时甚至更长,大约5个半小时。

抛开至少比 TLS 快 10 倍的决定性数据不谈,NavVis VLX在扫描相对较小的项目时有一定优势;而在扫描较大型的环境时,这样的优势甚至会进一步地累积,那么数据的精准性如何呢?实验表明,使用 NavVis VLX 捕获的扫描数据中,68%(1σ)的测量值介于TLS扫描结果的0-3 mm之间。这对于大多数典型的扫描工作来说,非常令人满意。

移动扫描和静态扫描系统的区别

视频中,我们可以直观地看出移动和静态扫描系统最显而易见的差异,那就是数据获取的方法。TLS 需要在固定位置通过扫描捕获数据,而移动设备是通过在环境中移动,从多个位置持续捕获数据。

(与静态扫描系统的另一个区别:NavVis 通过软件更新不断提高移动扫描设备的数据质量。您可以在此处阅读有关此过程的更多内容。)

这意味着,当我们提到 TLS 的数据精度时,我们谈论的是在固定位置捕获的离散数据的精度。而移动扫描设备的扫描精度,是基于持续捕获的多组离散数据。这种由非常密集的扫描位置组成的路径也被称为扫描轨迹。

对于单个 TLS 位置,我们所说的规格表通常指的是标准偏差的置信水平。这个值通常为 1 Sigma,也就是 68%的置信度;有时也可达到 2 Sigma,也就是 95%的置信度。一个1 sigma或者68%可信度下的标准偏差为5mm,这意味着所有测量中68%的精度范围都应在5mm之内。

Navvis-VLX-vs-TLS-blog

NavVis VLX vs TLS:测试条件和结果

我们设置扫描的测试条件是利用 TLS 设备 B 捕获 NavVis 慕尼黑总部的某层办公室。该楼层面积约 500 平方米。TLS 设备 B 总共需要 21个扫描位置,耗时5小时30分钟完成扫描。

为了保证地面参考坐标的可靠性,我们使用全站仪测量地面控制点。我们的精度白皮书可穿戴式扫描系统的精度评估中记载了使用类似的方法。

使用 NavVis VLX 扫描相同的区域,所需的工作时间大概是 25分钟。来自 NavVis VLX 的数据更加全面,因为它的扫描轨迹中记录了许多扫描位置。“完全移动”带来的另一个好处是,与 TLS 相比,点云中没有阴影。

虽然视频的重点是 NavVis VLX 和 TLS 设备 A 之间的比较(在不使用球形标靶的情况下扫描),在实验过程中我们发现点云配准没有正常地工作。但是,为了实验的完全透明,我们呈现所有三个数据集的结果,以便您可以比较精度。

同时需要注意的是,基于不同场合进行的扫描,家具和其他物体有些许移动,这也导致比较点云时所出现的细微差异。

  NavVis VLX TLS 设备 A TLS 设备 B
扫描时间 0小时25分 2小时01分 5小时30分
全景图像 152 21 21
原始数据  (GB) 9.8 2.2 -
处理的数据  (GB) 38.0 35.2 -
完整的点云(e57) 7.8 7.1 26.4
e57 (GB) (5毫米点密度) 1.9 1.3 0.9
点数 74147621 44,987,455* 48,056,505*

*= (按5毫米的点密度过滤后)

总结

以上便是关于将 NavVis VLX 和架站式扫描仪的对比。我们已将 NavVis VLX 与另外两台设备进行扫描测试,并详细地列出结果。

重要发现是,NavVis VLX 不仅比地面激光扫描仪捕获相同空间的速度快10倍,而且满足精度的标准。在扫描大型环境时,这些速度优势将会进一步扩大。

如果您需要进一步的证据来满足您的好奇心,请您下载点云并自己研究结果。对于那些考虑下一步设备选择的激光扫描专业人员和测量人员,我们强烈建议您仔细查看 NavVis VLX。

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Bulent Yusuf

Bulent is the Content Marketing Manager at NavVis. He loves technology, writing, and above all speaking about himself in the third person.