一 课题研究背景及研究意义

激光扫描仪是借着扫描技术来测量工件的尺寸及形状等工作的一种仪器，激光扫描仪必须采用一个稳定度及精度良好的旋转马达，当光束打(射)到由马达所带动的多面棱规反射而形成扫描光束。由于多面棱规位于扫描透镜的前焦面上，并均匀旋转使激光束对反射镜而言，其入射角相对地连续性改变，因而反射角也作连续性改变，经由扫描透镜的作用，形成一平行且连续由上而下的扫描线。

20世纪90年代以来，三维激光扫描技术以其获取信息大、精度高、全数字化、环境适应性强等有点，得到迅速发展，在基础测绘、数字城市、工程测量等领域开始得到广泛的应用^[16]。扫描仪测量的距离和角度足以获取物体位置、轮廓等信息，但并不能反映不同物体反射的激光强度值的差别。单纯从扫描数据中，只能逐点观察，很难发现扫描点之间的联系和规律。将扫描仪记录下的强度信息可视化，反映图像中以利于人眼观察和分析，成为首先要解决的问题，通过对带有颜色的立面图像以及多组不同位置图像进行分析得出，激光扫描强度值的大小与扫描物体，扫描距离，扫描角度等3个主要因素有关。在距离一定的情况下，扫描张角越大，反射的强度值越小，通过不同角度扫描点强度分布的分析，得出入射角对激光扫描仪强度值的影响^[4]。

目前激光扫描仪应用的领域主要有：车载近景三维测量系统3D-SURS，激光扫描在局部区域空间信息获取和城市三维重建方面发挥着重要作用，利用机载激光扫描系统采集地面物体的三维坐标和回波信息。

二 研究现状

激光扫描测高技术在数字地面模型的快速获和三维城市模型的建立等领域的广泛应用已经引起了测绘等行业的极大关注。激光扫描测高技术获取的原始数据主要是离散的三维激光脚点的平面位置和该点的高程。为了得到所需要的数字产品，还需要对这些不规则的激光脚点数据进行处理，包括数据滤波和分类等。激光脚点数据经过滤波或过滤，只是分离出了地面点(DTM)和地物点，如果要提取地物，必须在此基础上进一步进行地物点的分类(区分人工地物和自然地物)，有时地面点系列也要进行进一步的分类，如要进行道路的提取。利用机载激光扫描测高数据自动提取地面目标，如房屋或植被，其关键任务就是对该数据进行分类 ^[1] 。

如何从机载激光扫描数据中提取地物信息成为人们研究的热点，总体来说对地物的提取可分为两个方向，一是单纯从机载激光扫描数据提取地物信息，二是结合其它数据源来提取地物信息^[5]。激光扫描仪通过发射和接受激光脉冲，记录测量的距离、角度和物体反射的回光强度信息。在以往的研究中，距离和角度用于获取扫描的点位信息，而激光辉光强度，由于稳定性较弱，并未得到充分利用^[4]。通过对激光扫描仪的回光强度数据进行一系列的处理和改正，进行强度值的可视化显示，进而在信息提取过程中区分不同扫描物体的应用。实验证明，通过处理后的强度数据可用来信息提取和分类^[4]。

地面三维激光扫描仪作为一种新型的集成数据获取手段，它首先是对传统测量数据获取方式的一个补充，是测量工具箱中众多工具的一种。从它目前的应用状况来讲，系统仍然存在着自身和应用上的不足。如，仪器的各种轴系旋转造成扫描结果含有误差，激光发射光斑的大小影响着边缘和角落的识别，特定的材料对激光光源的反射特性不敏感使得扫描出现盲区。扫描测距和扫描范围的局限性^[13]。所以，我们进行激光扫描仪强度值与入射角之间关系研究时，需要避免以上因素。

激光扫描测量为快速有效获取高分辨率的三维空问信息提供了一种全新的技术手段。基于地面的激光扫描在局部区域空间信息获取和城市三维重建方面发挥着重要作用，是激光扫描技术发展的一个重要方向。目前，地面激光扫描系统的产品和应用还处于发展阶段，其数据获取及处理技术有很大的发展空间，是当前国际研究的热点和难点之一 。融合激光回波强度和采样点距离信息可以较好地分离出目标对象的点云数据，但是这只是一种初步分离，还比较粗糙，没有将目标对象真正分离出来。结合其他方法，比如粗差探测、目标对象空间分布特征等，可以将目标对象进一步分离出来^[3]。阎吉祥，张雁，李家泽研究了一种应用较广的激光诱导荧光（LIF）对激光入射角的依赖关系，结果表明，发射谱的形状基本不随入射角改变，荧光强度则随入射角α的增大而减小，当α＜45度时，这种变化较为明显，并于α=0度时的50％左右，此后继续增大α，光的衰减变缓^[14]。为了研究毛细波激光衍射图样的强度和位置随激光入射角的变化规律，采用激光衍射法实现了变化入射角的激光在毛细波上的衍射。结果表明，随着激光入射角的变化，衍射图样的强度和位置随入射角的变化而变化，并且有缺级现象出现，入射角越大，衍射图样的位置不对称性越明显^[15]。由此可知，入射角对激光扫描仪强度值是有一定影响的。

三 本课题研究的主要内容

本课题主要研究入射角对地面激光扫描仪强度值的影响。通过研究地面激光扫描仪从不同角度照射同一地物时强度值变化，从而得出入射角对地面激光扫描仪强度值的影响。通过查阅资料，了解激光扫描仪，同时学会运用mat lab软件处理数据。

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