Scanner Laser 3D

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Indice

[modifica] Funzionamento

I laser a scansione ( o laser scanner) sono dispositivi ottico-meccanici capaci di emettere un impulso elettromagnetico (il laser) e di ricevere il segnale riflesso, misurando l'intervallo di tempo trascorso e quindi la distanza tra lo strumento ed il punto rilevato. Il raggio laser viene deflesso mediante un meccanismo di specchi rotanti ed oscillanti che con il variare dell'angolo azimutale e zenitale, illumina il terreno in punti contigui. Questo sistema opera misurando anche migliaia di punti al secondo formando delle "nuvole di punti". Per ogni misurazione (x,y,z), il sistema fornisce l'intensità del segnale di ritorno descrivendo la superficie dell'oggetto scansionato.

[modifica] Deviazione standard

Lo strumento lavora al micron, perciò bisognerà evitare le vibrazioni causate dall'esterno. La precisione dello strumento varia al variare della distanza e dell'angolo di incidenza del raggio ed è data dalla combinazione di tutti gli errori insiti nel sistema. Tanto più accurata deve essere la scansione, tanti più punti ravvicinati saranno posti a scansione.

  • Filtri: vengono applicati per risolvere situazioni di probabili anomalie; essi producono una media dei punti scansionati riducendo l'errore provocato da vibrazioni.

[modifica] Classe dei laser

I laser vengono suddivisi in cinque classi di sicurezza:

  • 1: intrinsecamente sicuri
  • 2: non intrinsecamente sicuri ma non creano notevoli problemi
  • 3A: non bisogna osservare lo strumento
  • 3B: la visione diretta del fascio non è sicura
  • 4: sono i più potenti e i più pericolosi

[modifica] Tipi di misurazione

  • Tempo di volo: per scansioni di oggetti grandi e distanti da 2m fino a 6000m.
  • Misura alla differenza di fase: per scansioni di oggetti di medie e grandi dimensioni da 2m fino a ca. 80m.
  • Triangolazione ottica: per scansioni di altissima risoluzione di oggetti di dimensioni ridotte posizionati da 0,6m a 25m.

[modifica] Fasi della scansione e di elaborazione dei dati

  • Messa in stazione (o in "bolla") dello strumento: per i laser a scansione terrestre si utilizza un trepiede che non deve essere messo in "bolla". Per i laser che si utilizzano in laboratorio si utilizza un piano ottico sensibile alle oscillazioni.
  • Acquisizione dei dati: viene prodotta la nuvola di punti, la quale però è limitata dalla finestra di scansione dello strumento che lascia in ombra una parte dell'oggetto. Nel caso in cui l'oggetto non è stato scansionato completamente bisognerà effettuare altre scansioni le quali devono comprendere dei punti in comune con una sovrapposizione del 30% (si posso utilizzare mire o target). Ogni scansione possiede un proprio sistema di riferimento che generalmente coincide con il centro dello strumento.
  • Pulitura della nuvola di punti: si attua un filtraggio del rumore presente nella nuvola di punti acquisita dovuto essenzialmente alla divergenza del raggio laser ed alla deviazione standard dello strumento..
  • Allineamento delle singole scansioni (o registrazione delle scansioni). È la procedura che consente di allineare ed unire le singole acquisizioni in una unica nuvola di punti secondo un determinato sistema di riferimento.
  • Triangolazione e costruzione della mesh (telaio di punti)
  • Chiusura della mesh e correzione delle facce anormali
  • Decimazione: si riduce il modello per renderlo utilizzabile in un database.
  • Applicazione delle textures al modello 3D
  • Esportazione per l'uso richiesto: rendering

[modifica] Campi di applicazione

  • Archeologia
  • Forense
  • Ingegneria
  • Topografia
  • Modellazioni industriali
  • Beni culturali
  • Navale

[modifica] Presentazioni PDF di convegni e conferenze

[modifica] Viaggi e rappresentazioni virtuali. Esempi e metodologie

[modifica] Bibliografia

  • Christian Teutsch, "Model-based Analysis and Evaluation of Point Sets from Optical 3D Laser Scanners", volume 1. Shaker Verlag, 2007. ISBN: 978-3-8322-6775-9
  • Matteo Sgrenzaroli, Giorgio Vassena, "Tecniche di rilevamento tridimensionale tramite laser scanner", Starrylink Editrice - 2007 Brescia ISBN: 978-88-89720-73-8
  • Ravelli M., Clerici A., Gelmini M., Lanzi C., Riva P., Sgrenzaroli M., Vassena G., "A laser scanning approach to model and survey damaged road tunnels", Italy-.Canada 2005, Workshop on 3D Digital Imaging and Modeling Application of heritage, industry, medicine & land, Padova 2005
  • Wolfart E., Sgrenzaroli M., “Accurate texture mapped 3D Models for documentations, surveying and presentation purposes”, in proceeding CIPA symposium, Corfu 2002*
  • Drap P., Sgrenzaroli M., Canciani M., Cannata G., Seinturier J., “Laser Scanning and close range photogrammetry: Towards a single measuring tool dedicated to architecture and archaeology”, in proceeding ISPRS symposium, 2003*
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