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    手持式三維掃描儀使用說明書

    1.界面
    1.1簡介
    ScanLine掃描軟件的界面很簡潔,所有操作分別位于“通用”、“掃描”、“顯示”三個工具欄中。通用工具欄包含文件操作和點云輸出功能,掃描工具欄包含與掃描和攝影測量相關的功能,顯示工具欄包含顯示控制功能。
    1.2頂部工具條
    軟件的標題欄中有一個頂部工具條,里面可以放置一些最常用的操作。用戶可以定制頂部工具條中的內容,點擊工具條右端的小三角形按鈕,會彈出一個下拉菜單。點擊“更多命令...”,即可實現定制。另外,點擊“最小化功能區”,則可以自動隱藏工具欄。另外還有兩種自動隱藏工具欄的方法,一種是在工具欄的空白區域點擊右鍵,從彈出菜單中選擇“最小化功能區”,另一種是雙擊工具欄的標簽,后者比較簡便,推薦使用。
    1.3狀態欄
    狀態欄的左側顯示提示和反饋信息,右側則顯示掃描場景的一些基本統計數據。
    1.4監視和輸出窗口
    監視窗口位于左下方,用于輸出詳細的提示和反饋信息,輸出窗口位于右下方,暫時未被使用。“面”:后面為掃描片統計信息。以“面:4(0|4|3|2)”為例,它表示掃描場景中有4個掃描片,其中0個標志點掃描片,4個點云掃描片,有3個掃描片被選擇,其中號掃描片為2當前掃描片。““點”:后面為點云統計信息。以“點:619258(123887)”為例,它表示掃描場景中共有619268個點,其中當前掃描片有123887個點。“標”:后面為標志點統計信息。以“標:13(2|0)”為例,它表示掃描場景中共有13個標志點,其中有2個標志點不可見,0個標志點被選擇。
    2.文件操作
    文件操作位于通用工具欄中。
    2.1文件面板
    文件面板中的“新建”、“打開”、“保存”和“另存為”按鈕與一般的軟件相同。勾選“精簡”復選框時,文件以精簡模式保存,精簡模式文件的尺寸只有正常文件的1/3,但是打開會比較慢,建議一般情況下不要勾選。若要改變文件的保存模式,只需打開文件,更改“精簡”復選框的狀態,再保存文件即可。
    2.2點云面板
    點云面板用于輸出點云和標志點
    勾選“原生”復選框,則以內部格式.pnt輸出點云,該格式同時包含標志點,可用于后期裝配。若勾選“僅標志”,則僅輸出標志點,不輸出點云。不勾選“原生”復選框,則以通用格式輸出點云,支持的格式包括.xyz、.vtx和.ply,在右下方的下拉框中選擇。勾選“法線”復選框,則輸出的點云帶有法線,法線數據會增加文件體積。法線可以在逆向工程軟件中計算得到,一般不要輸出。勾選“挖孔”復選框,則可以清除標志點附近的點。清除的直徑在左下方的下拉框中選擇,也可以直接輸入數值,單位為毫米。設置好上述選項后,點擊“導出”按鈕,即可輸出點云。只有當前可見的掃描片才會被輸出,另外,若勾選“消雜點”,則雜點不被輸出,否則輸出雜點。默認的輸出目錄為軟件安裝目錄下的output子目錄。
    2.3視圖面板
    視圖面板用于控制監視窗口、輸出窗口和狀態欄的顯示和隱藏
    3.3D視圖操作
    3.1旋轉、平移和縮放
    旋轉、平移和縮放是基本的3D視圖操作,通過鼠標+輔助鍵來實現。普通旋轉:類似搖頭和點頭,通過按下Alt鍵的同時拖動鼠標左鍵來實現。軸心旋轉:類似于轉動方向盤,通過按下Ctrl鍵的同時拖動鼠標左鍵來實現。平移:通過按下Alt鍵的同時拖動鼠標右鍵來實現。縮放:通過按下Ctrl鍵的同時拖動鼠標右鍵來實現。滾輪縮放:通過按下Shift鍵的同時滾動鼠標滾輪來實現,向上滾動為放大,向下滾動為縮小。
    3.2特寫縮放
    特寫縮放用于對掃描場景的局部區域進行特寫查看,操作方法為同時按下Ctrl鍵和Alt鍵,然后對感興趣的區域拉框。正向拉框,也即從左上角到右下角為放大,反之為縮小。
    4.掃描
    4.1掃描面板
    掃描面板位于掃描工具欄中,用于控制手持式三維掃描儀進行掃描。點擊“掃描”按鈕或按下掃描儀左上角的按鍵則開始掃描,再次點擊“掃描”按鈕或松開三維掃描儀按鍵則停止掃描。掃描儀有兩種工作方式 —— 標志點掃描方式和點云掃描方式。前者僅掃描標志點,后者不僅掃描標志點也掃描點云。勾選“僅標志”復選框,則以標志點掃描方式工作,否則以點云掃描方式工作。勾選“后對齊”復選框,則在掃描結束后再次對齊掃描片。當掃描大型物體時,由于標志點較多,初始定位容易發生錯誤,使用后對齊可以在掃描結束后重新找準定位。
    勾選“監視”復選框,則掃描時會在監視窗口輸出反饋信息。勾選“去噪點”復選框,則可以減少掃描過程中產生的噪點。去噪點的強度在下方的下拉框中選擇,強度越高,則掃描結果越干凈,但也越容易丟失小細節,一般用默認的強度即可。“刪除”按鈕用于刪除被選擇的掃描片,關于掃描片的選擇和刪除,詳見“選擇/刪除”。
    4.2掃描片
    一次掃描所獲得的數據稱為一個掃描片,掃描片分為兩種 —— 標志點掃描片和點云掃描片,分別由相應的掃描方式得到。標志點掃描片僅有標志點數據,沒有點云數據,它僅顯示掃描儀工作過程中的軌跡線。點云掃描片既有標志點數據,也有點云數據,它除了顯示軌跡線之外,還顯示點云。標志點掃描片的軌跡線顯示為虛線,點云掃描片的軌跡線顯示為實線。掃描片按照時間先后順序編號,從0開始計數。
    4.3標志點
    標志點顯示為球體,被標志點掃描片覆蓋的標志點為可見標志點,否則為不可見標志點。前者顯示為紫色,后者顯示為黃色。
    5.選擇/刪除
    5.1掃描片
    點擊掃描片的任意部位,即可選擇該掃描片,拉框可一次選擇多個掃描片。選擇的時候按住Shift鍵,則可實現乒乓選擇。被選擇的掃描片會在軌跡線的兩端顯示箭頭,箭頭的方向代表掃描儀起始和終止掃描時的朝向。被選擇的掃描片可以有多個,但只有其中一個為當前掃描片。當前掃描片的軌跡線會加粗顯示,且軌跡線兩端的箭頭更大。滾動鼠標的滾輪,即可在被選擇的掃描片中輪流切換當前掃描片。要刪除被選擇的掃描片,點擊掃描工具欄->掃描面板中的“刪除”按鈕即可,也可以按鍵盤上的Del鍵。注意,被刪除的掃描片不可恢復。掃描片的選擇信息在狀態欄的右側顯示,詳見“界面”一節的“狀態欄”。
    5.2標志點
    同時按下Shift+Alt鍵,點擊或拉框即可選擇標志點。正向拉框是添加選擇,反向拉框是取消選擇。被選擇的標志點會顯示包圍框。要刪除被選擇的標志點,點擊掃描工具欄->標志點面板中的“刪除”按鈕即可,也可以按鍵盤的Ctrl+Del鍵。注意,被刪除的標志點不可恢復。標志點的選擇信息在狀態欄的右側顯示,詳見“界面”一節的“狀態欄”。
    6.標桿
    標桿為攝影測量提供長度基準,與之相關的功能位于掃描工具欄的標桿面板中。
    6.1添加、刪除和編輯
    由兩個標志點可以定義一根標桿。要添加、刪除和編輯標桿,選擇該標桿的兩個標志點,點擊相應按鈕即可。長度值在右下方的下拉框中選擇,亦可直接輸入數值,單位為毫米。
    6.2顯示
    勾選“標桿”復選框,則顯示標桿,否則不顯示。勾選“長度”復選框,則在標桿的一端顯示三個數值,從左至右依次為標稱長度、測量長度和兩者的偏差,單位為毫米。為了便于查看,上述三個數值的顯示角度可作調整。選擇標桿的兩個標志點,按住Ctrl鍵,滾動鼠標的滾輪即可。
    7.攝影測量/優化
    標志點優化和點云優化功能位于掃描工具欄的攝影測量面板中。
    7.1攝影測量
    用攝影測量優化標志點,可以消除掃描過程中的累積誤差,使整體精度得到保證。攝影測量還同時得到掃描儀的內部參數,實現掃描儀的自校準,自校準的結果可用于點云優化。
    軟件內置的攝影測量為雙相機攝影測量。與現有的單相機攝影測量不同,雙相機可以自動區分和定位標志點,因此無需編碼標志點,也就是說,雙相機攝影測量使用普通標志點即可工作。
    7.2標志點優化
    點擊攝影測量面板內的“標志點”按鈕,或者按鍵盤的“G”鍵,即可進行標志點優化。標志點優化有兩種模式,即統一模式和分離模式。在統一模式中,標志點掃描片和點云掃描片不加區分,均被采用,而分離模式僅使用標志點掃描片。勾選“統一”復選框,則為統一模式,否則為分離模式。統一模式一般用于小件物體的快速掃描。對于小物體,可以省去標志點掃描步驟,直接掃描點云,然后用統一模式優化標志點,最后優化點云。對于大型物體,一般先掃描標志點,掃描完所有的標志點后,再掃描點云。點云掃描完畢后,用分離模式優化標志點,最后優化點云。當然,標志點優化也可以提前到點云掃描之前進行。注意,在分離模式中,所有的標志點都必須可見,也即被標志點掃描片所覆蓋,否則無法進行優化。用攝影測量優化標志點時的一個重要參數是相機位置數,在左下方的下拉框中選擇。為了得到可靠的計算結果,相機位置數要隨著標志點數目的增加而增加。對于小型物體,一般選128或256;中型物體一般選256或512;大型物體一般選512或1024。相機位置數每翻一倍,則計算時間大致x4,內存消耗大致x3。如果相機位置數過少,則可能使部分標志點的可見數過小,導致優化失敗。這時軟件會提示一些標志點的可見數過小,并自動選擇它們。如果它們是偽標志點,即軟件誤識別的,實際不存在的標志點,則直接刪除即可。如果不是,則需增加相機位置數重試。標志點優化結束后,會在監視窗口顯示優化后的誤差信息。迭代數為優化的迭代次數,初誤差為優化前的誤差,其后為每次迭代后的誤差。每迭代一次,整體誤差都會減少,當誤差減少的數值很小時,優化結束。
    7.3點云優化
    點擊攝影測量面板內的“掃描”按鈕,或者按鍵盤的“O”鍵,即可進行點云優化。
    上面提到,在用攝影測量優化標志點時,可以同時得到掃描儀的內部參數,即自校準。自校準結果可用于點云優化,以消除分層,提高整體精度。點云優化有兩種模式,即穩定模式和時變模式。穩定模式:認為掃描儀在掃描過程中是穩定的,即內部參數沒有發生變化,因此優化時使用標志點優化時得到的校準結果。時變模式:認為掃描儀在掃描過程中不穩定,即內部參數隨時間發生了變化,因此對每個掃描片都使用攝影測量重新計算內部參數。時變模式由于對每個掃描片都要進行一次攝影測量計算,因此要消耗更多的時間。計算時使用的相機位置數在右下方的下拉框中選擇。一般選128或256即可,只有當掃描片很大時,才需要選擇512。一般情況下,一次掃描工作往往在短時間內完成,比如一天、幾個小時甚至更短。在這么短的時間內,可以認為掃描儀是穩定的。因此一般情況下建議使用穩定模式,即勾選“穩定”復選框。如果使用時變模式,反而會導致計算結果的精度和可靠性降低。點云優化結束后,會在監視窗口顯示每個掃描片的優化誤差、統計誤差和建議信息。每個掃描片一行,顯示優化后誤差的均值和方差。統計行顯示所有掃描片誤差均值的平均值和方差,偏離統計均值太大的掃描片為待清理掃描片。待清理掃描片會被自動選擇,可以點擊優化掃描按鈕來清理它們,也可以直接刪除它們。如果沒有待清理的掃描片,則誤差最大的掃描片會被自動選擇,用戶可自行分析該掃描片的誤差,決定存留。
    7.4誤差分析
    優化后的標志點,可以通過色標來顯示其投影誤差和優化時的可見數,勾選相應的復選框即可。投影誤差是在圖像空間內衡量的,單位為像素。所謂可見數,是指在多少個相機位置中可見。可見數越高,則精度和可靠性也越高。增加相機位置數,可提高所有標志點的可見數。在開啟誤差分析或可見數分析時,按住Alt鍵滾動滾輪,可以改變色碼表的尺度范圍。
    8.綁定框架
    綁定功能位于掃描工具欄的標志點面板中。
    所謂綁定框架,即指綁定導入的標志點。該功能用于大型物體的分塊掃描。對于大型物體(2米以上),標志點和點云的數據量都變得很大,若在單一文件內完成掃描,則會消耗大量的系統資源,降低掃描效率。另外,物體尺寸過大時,僅靠內置的攝影測量亦難保證整體精度。一種既能提高效率又能保證整體精度的方法就是分塊掃描。首先,以較大間隔貼大號標志貼,覆蓋整個物體表面,呈稀疏分布,構成整體框架;用傳統的單相機攝影測量得到上述標志貼的高精度坐標;以正常間隔貼普通標志貼,劃分物體表面為若干區塊,每個區塊單獨掃描,可以并行;對每個區塊的掃描文件,綁定前面得到的整體框架,優化后輸出點云;在逆向工程軟件中導入所有區塊的點云,直接合并,由于它們的絕對坐標系相同,因此無需對齊。
    8.1綁定框架
    點擊標志點面板中的“綁定”按鈕,在彈出的文件對話框中選擇要綁定的標志點文件(.pnt)即可。綁定成功后,被綁定的標志點顯示為灰色,表示該標志點屬于框架,不可改變位置。
    8.2解除綁定
    點擊標志點面板中的“剝離”按鈕,即可解除綁定。解除綁定后,屬于外部框架的標志點消失,僅本地的標志點保留下來,且不再顯示為灰色。
    9.顯示
    顯示工具欄包含隱藏面板、視野面板、顯示面板和性能面板。
    9.1隱藏面板
    隱藏面板用于隱藏/顯示掃描片。點擊“隱藏”按鈕,或按“H”鍵,則隱藏/顯示被選擇的掃描片。點擊“全部”按鈕,或按“U”鍵,則在僅顯示被選擇的掃描片、隱藏所有掃描片和顯示所有掃描片三個狀態之間輪流切換。被隱藏的掃描片點云不可見,僅軌跡線可見,且在軌跡線的兩端顯示十字叉。只有點云掃描片才能被隱藏,標志點掃描片則不能。隱藏除了影響查看外,還對點云輸出有影響,被隱藏的掃描片的點云不會被輸出。
    9.2視野面板
    視野面板用于調整視野范圍到感興趣的區域。點擊“當前”按鈕,或按“F”鍵,可將視野調整到當前掃描片。點擊“選擇”按鈕,或按“S”鍵,可將視野調整到被選擇的掃描片。點擊“全部”按鈕,或按“A”鍵,可將視野調整到所有掃描片,也即整個場景。
    9.3顯示面板
    顯示面板用于控制一些顯示相關的設置。
    勾選“多色”復選框,或者按“C”鍵,則將每個掃描片的點云顯示為不同的顏色,以便區分。勾選“標志點”復選框,或者按“M”鍵,則顯示標志點和軌跡線,否則不顯示。勾選“框架”復選框,或者按“L”鍵,則顯示連接標志點的框架,否則不顯示。
    9.4性能面板
    性能面板包含與3D顯示加速相關的一些設置。勾選“消雜點”復選框,則隱藏掃描過程中產生的一些雜點,同時這些雜點在導出點云時也不會被輸出。勾選“加速”復選框,則通過抽稀點云來加速顯示。抽稀的比率在下方的下拉框中選擇。2即表示每2個點中抽一個顯示,5即表示每5個點中抽一個顯示,余類推。不勾選則顯示所有掃描點。當前掃描片不受該設置的影響,始終不被抽稀。當掃描文件很大、點數很多時,點云的顯示會消耗圖形加速卡大量的資源,導致3D交互不流暢。這時通過選擇“加速”,并設置合適的抽稀比率將使3D操作變得流暢。
    10.關于
    點擊工具欄右上角的按鈕,即可彈出“關于”對話框。
    10.1版本信息
    對話框的第二行,“Build”后面顯示的為軟件版本信息。
    10.2幫助資源


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