. И не всегда можно создать такие разрезы с помощью других стандартно используемых технологий. Полученное в ходе сканирования облако точек можно «разрезать» на компьютере в любом направлении. Можно даже получить отчет об общей площади как отдельного элемента, так и всей поверхности здания и подсчитать объем материалов, необходимых для реконструкции.
Помимо стандартных материалов в виде чертежей, обмеров, сечений, определения площадей и объемов технология трехмерного лазерного сканирования дает возможность создавать трехмерные модели, видеоролики и специальные презентационные материалы, которые предназначены для публикации через Интернет, следовательно, появляется возможность к получению доступа с целью обучения к любым артефактам со всех точек мира.
Схематично любой лазерный сканер можно разделить на несколько основных блоков (рис.3.):
- измерительная головка (как правило, в ней расположен лазерный излучатель и приемник);
- вращающаяся призма, обеспечивающая распределение пучка в вертикальной плоскости;
- сервопривод горизонтального круга, вращающий измерительную головку в горизонтальной плоскости;
- компьютер (внешний, внутренний), предназначенный для управления съемкой и записи данных на носитель.
.
Рис. 3. Принципиальная схема лазерного сканера
Основные отличия лазерного сканера от любых традиционных тахеометров — гораздо большая скорость измерений, полностью автоматизированный сервопривод, поворачивающий измерительную головку в обеих (как горизонтальной, так и вертикальной) плоскостях и, самое главное, — скорость (до 5000 измерений в секунду, или в среднем — два-три полных рабочих дня измерений обычным тахеометром) и плотность (до десятков точек на 1 квадратный сантиметр поверхности).
Лазерный сканер при измерении выявляет достаточное количества точек – трёхмерных координат по осям X, Y, и Z. В основе работы 3D сканеров — важный элемент конструкции под названием лазерный дальномер, проецирующий лазерный луч на сканируемый объект. При этом специальная оптическая камера отслеживает местоположение лазерного луча и отображает абсолютно все искажения формы объекта. Принцип работы 3D лазерного сканера заключается в измерении расстояния до объекта и двух углов, что, в конечном итоге, дает возможность вычислить координаты. Лазерный пучок исходит из излучателя, отражается от поверхности объекта и возвращается в приемник.
Дальномер совершает до нескольких сотен и тысяч измерений в секунду, запоминая и отправляя данные по каждому измерению. Луч лазера отклоняется по вертикали при помощи шагового электромотора с зеркалом, по горизонтали же отклонение происходит при вращении самого сканера. Таким образом, становится возможным получение трёхмерных координат каждой точки. Встроенный оптический 3D сканер определяет расстояние до объекта с помощью подсветки (лазера), благодаря которой обеспечивается высокая точность измерений. Вращающаяся призма (или зеркало) распределяет пучок по вертикали с заранее заданным шагом. Затем сервопривод автоматически поворачивает блок измерительной головки на угол, равный шагу измерения. В итоге полная цифровая картина окружающего пространства будет представлять собой гигантский набор точек «облака точек» (от сотен тысяч до нескольких миллионов), имеющих координаты с высочайшей, миллиметровой точностью. Более полную цифровую картину не может предоставить никакой другой из известных способов. Как правило, весь процесс съемки полностью автоматизирован.
Облако точек очень похоже на обычную фотографию. Разница лишь в том, что каждый элемент такой фотографии имеет свои собственные координаты (X, Y, Z). Такое облако точек можно вращать, изменять масштаб, делать сечения и многое другое. Плотность измерений сканером можно сравнить с количеством мегапиксел матрицы современной цифровой фотокамеры. Чем больше мегапиксел, тем четче изображение и тем качественнее выглядят его отдельные детали. При сканировании можно задавать расстояние между соседними измерениями. Тем самым можно регулировать детализацию получаемой информации.
Облако точек служит основой для создания различных отчетов, чертежей, трехмерных моделей, видеороликов и других материалов. После того, как произведены все измерения, начинается процесс обработки полученных данных. Облака точек необходимо представить в виде чертежей или схем в формате CAD. Разумеется, никакое существующее программное обеспечение не может в настоящее время успешно разрешить проблему распознавания образов ни в автоматическом, ни в полуавтоматическом режиме с той степенью достоверности, которая необходима пользователю. Именно по этой причине весь процесс обработки данных требует участия человека.
В некоторые трёхмерные лазерные сканеры встроена цифровая фотокамера, позволяющая сделать панорамные снимки окружения предмета, причём при сканировании отображаться будут только нужные фрагменты и детали. Если лазерное сканирование сопровождается цифровой видео- или фотосъемкой, то в процессе обработки полученных данных можно совместить сканированное изображение объекта с его видеоизображением, придав скану реальные цвета.[1]
[1] Фролов А. Технологии трехмерного лазерного сканирования. // Лазерное сканирование, 2006. С.57