每塊巖石表面復雜，很多巖石的景深較深，導致點雲數據不能完全反映巖石的真實輪廓。所以每塊巖石的整個模型都需要很多站的數據拼接在壹起。
1)首次使用專業軟件Faro Scene處理點雲數據。首先打開Faro場景軟件(圖4.25438+0)。單擊文件以導入點雲數據。Faro場景軟件處理的第壹個對象是fls格式的文件(圖4.22)。
圖4.21場景軟件初始界面
圖4.22 Faro場景軟件文件操作菜單
2)然後默認彈出壹個瀏覽窗口，瀏覽打開的文件(圖4.23)。
圖4.23導入掃描數據視圖
3)找到我們要打開的文件的位置，點擊點雲數據的fls文件打開(圖4.24)。
圖4.24選擇點雲數據文件視圖
4)數據文件被導入到掃描軟件的工具欄中(圖4.25)。
5)點擊鼠標右鍵，選擇加載點雲數據(圖4.26)。
圖4.25掃描軟件工具欄視圖
圖4.26加載點雲數據視圖
6)出現數據讀取進度界面。加載完成後，雙擊加載的點雲數據，數據就會顯示出來(圖4.27和圖4.28)。但這只是壹個平面數據。我們可以發現，如果放大縮小，周圍的點雲數據會變得非常松散，失去原有的比例(圖4.29)。
圖4.27點雲數據加載進度視圖
圖4.28點雲圖像
圖4.29放大的點雲圖像
其實這不是軟件的問題，也不是點雲圖像的問題，而是視圖模式的問題。軟件打開後，會呈現壹個快速平面圖，數據本身會以設備的位置作為視圖原點(圖4.30)。
圖4.30點雲視圖原點圖像
7)如果妳想拖動點雲圖像隨意瀏覽，我們可以點擊單詞3D打開3D瀏覽視圖模式(圖4.3438+0)。打開此命令後，視圖將重新加載文件。數據加載後，我們可以隨意拖動，仍然以掃描儀的中心為軸點(圖4.32)。單擊鼠標左鍵旋轉，單擊鼠標滾輪拖動平面上的點雲數據。
圖4.31三維功能視圖
圖4.32重新加載後的點雲圖像
8)點擊菜單欄中的多邊形，在巖石點雲圖像的噪聲周圍隨意點擊鼠標，合並成壹個圓後雙擊鼠標左鍵(圖4.33)。
圖4.33多邊形選擇器視圖和處理後的圖像
9)拼接成多邊形後，單擊鼠標右鍵，會彈出三個選項(圖4.34)。刪除內部選擇意味著刪除黃色覆蓋區域內的點雲數據；刪除外部選擇意味著刪除未被黃色覆蓋的區域；取消選擇就是放棄這個選區。選擇刪除外部選擇，這樣包含在多邊形中間的點雲數據將被刪除。
圖4.34刪除圖像功能視圖
10)在3D視圖中，仔細檢查左側巖石點雲數據，確保沒有多余的點雲數據(周圍會有微小的不容易刪除的部分，不要介意，因為我們後面會處理)。
11)點擊處理後的點雲數據(圖4.35)。
圖4.35選擇處理後的點雲圖像。
12)點擊鼠標右鍵，會彈出壹個操作菜單欄。點擊操作選項，操作菜單欄中有過濾選項(圖4.36)。過濾器中會有四個子選項，分別是離群點、基於距離、暗掃描點和平滑，都是用來處理點雲數據噪聲的(圖4.37)。根據不同的情況，我們可以選擇不同的合適選項來優化點雲圖像。處理前的點雲圖像如圖4.38所示。
圖4.36選擇過濾器菜單
圖4.37選擇過濾器類型菜單
圖4.38處理前的點雲圖像
13)經過仔細檢查，對這塊巖石標本的點雲進行了處理，處理後的點雲圖像如圖4.39所示。
圖4.39處理後的點雲圖像
14)找到另壹個巖石標本的點雲數據，加載進去。加載之前，讓我們關閉3D視圖。視圖欄的左上角有壹個工作區。這是3D瀏覽視圖欄。單擊關閉(圖4.40)。
圖4.40關閉3D視圖界面
15)選擇文件中的導入菜單(圖4.41)。
圖4.41選擇導入菜單
16)在導入選項欄中，點擊要導入的巖石標本點雲數據文件，點擊導入(圖4.42)。
圖4.42點雲文件導入視圖
17)在左邊的工具欄中，可以發現文件已經被導入(圖4.43)。
圖4.43顯示了導入的加載文件視圖。
18)點擊導入的巖樣點雲數據，點擊鼠標右鍵打開選項菜單，點擊加載(圖4.44)。
圖4.44選擇加載的視圖
19)等待加載，加載後雙擊鼠標，然後按照上壹個巖石標本點雲數據的處理方法處理這個巖石標本的點雲數據。每個巖石標本的點雲數據量可能比較大，然後我們把每個點雲數據處理完之後再進行鑲嵌。
4.1.3.2點雲數據鑲嵌
通過對點雲數據的處理，完成了點雲數據的優化，現在我們進行拼接。
1)由於點雲數據量大，需要卸載已加載的數據(再次點擊已打勾的已加載點雲，系統會自動卸載已加載的點雲數據)，只保留兩塊待拼接的點雲數據(圖4.45)。
圖4.45卸載點雲文件菜單
2)這裏只說明拼接的第壹、二站數據。首先，點擊加載的第壹個站點的雲數據，點擊鼠標右鍵，在視圖菜單中選擇平面圖(圖4.46)。
圖4.46選擇平面視圖菜單
3)再次打開第二個站點的雲數據，進入平面圖。此時，視圖欄中只有兩個選項:壹個是首站視圖；壹個是第二個停止視圖。單擊平移按鈕進入平面視圖。在平面圖中可以隨意平移旋轉，點擊第壹站視圖和第二站視圖進行切換，找到它們* * *相同的特征點。每兩個站點的點雲數據有共同的* * *點和* * *面。這就提醒了我們，在使用掃描設備掃描圖像的時候，壹定要註意保證兩個工位之間的掃描距離壹定要盡可能的大，這樣後續的工作才會更容易。
4)找到更多的特征點後，記住它們之間的關系和順序，因為巖石標本面多，體積小，不適合在激光掃描時放置目標，需要重新求和為* * *，找到平面。這裏介紹用Scans軟件根據共同點進行拼接和擬合的方法。
5)確認公共* * *點和公共* * *面後，點擊工具欄中的標記掃描點選項(圖4.47)。
圖4.47標記掃描點選項視圖
6)在首站平面圖上標記點(圖4.48)。
圖4.48標記點圖像
7)每個標記點必須保證在第二站的數據中有這樣的點，並且位置必須相同。每個標記點後，在彈出的點信息對話框中輸入點名稱。第壹個樁號視圖和第二個樁號視圖之間的名稱必須對應。第二站視圖和第三站視圖拼接時，它們的點不能與第壹站視圖和第二站視圖之間的名稱重疊，壹定要註意。為了標記點的準確性，在標記點的時候，要盡可能的放大視圖，盡量減少標記點之間的誤差。每個測站不應少於4個標誌點，且4個標誌點不應在壹條直線和壹個平面上(圖4.49)。
圖4.49確定標記點的視圖
8)標記點標記完成後，即可進行拼接。可以在所有工位劃線完成後拼接，也可以每兩個工位拼接壹次。建議每兩個站點拼接壹次。因為如果拼錯了，我們可以第壹時間找到拼錯的地方。
9)在結構菜單欄中點雲數據正上方點擊掃描，按鼠標右鍵調出工具菜單欄，點擊操作選項，在操作選項菜單欄點擊對應。然後選擇按手動目標名稱強制。該選項是根據我們剛剛標記的點的名稱強制縫合的。因此，要求各站的直接誤差盡可能小(圖4.50)。
因為在拼接掃描時，會同時拼接掃描目錄中的所有站點。因此，拼接時盡量只加載兩個站點的數據，不加載未拼接的點雲數據，並註意標點點名稱的不同，盡量使每個站點的標點名稱具有特征性的標點意義，每次拼接完成後，按上述方法查看(圖4.51)。因為我們拼接的巖石標本模型是壹個整體，標本模型在最後壹站已經拼接完成。但是，由於我們是從第壹站視圖和第二站視圖開始的，所以最後必然會有累積誤差。也就是說，如果我們拼10個站，每兩個站之間的誤差是1，那麽拼接10個站，總誤差就達到10。然而，如果我們拼接10和1，那麽我們的總誤差將只有5。所以我們在拼接最後壹個站的時候，壹定要把第壹個站的點雲數據和第十個站(最後壹個站)的點雲數據拼接起來。
圖4.50通過手動目標名稱選擇強制視圖
圖4.51鑲嵌點雲影像
10)所有拼接完成後，我們會在掃描中點擊手動目標名稱強制打開3D視圖，仔細旋轉對比，檢查整體拼接的巖石標本的點雲模型是否與現實相符。
4.1.3.3點雲模型導出並保存
在確認點雲模型拼接沒有錯誤後，我們會保存點雲模型，但是點雲模型不能直接保存。因為我們保存的數據是未來模型制作的基礎，Scans軟件相對於點雲處理已經相當成熟，後續的點雲處理軟件也有很多種，每壹種對點的要求都不壹樣，所以點雲數據必須以不同的格式應用。
拼接後的點雲模型的後續處理我們使用KUBIT PointCloud 6.0軟件，可以開放多種點雲格式。因為PTC格式的點雲密度可以完美的反映模型的整體結構特征，所以我們以PTC格式為例。
1)首先在掃描軟件的菜單中，點擊結構菜單的掃描文件夾，點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單選項中選擇導入/導出，導出掃描點選項(圖4.52)。
圖4.52導出掃描點菜單
2)在彈出的導出對話框中，選擇頂行的PTC文件格式，點擊保存，我們就可以保存處理後的點雲模型了(圖4.53)。
4.1.3.4點雲模型的表面成像
雖然通過以上的處理步驟已經完全擬合了點雲數據，但是仍然不能滿足我們的需求，所以我們需要使用其他軟件來處理點雲數據。在點雲數據處理軟件中，KUBIT PointCloud 6.0是最理想的軟件，是將點雲數據拼接成平面的軟件。
KUBIT PointCloud 6.0是AutoCAD的應用程序，在著名的AutoCAD軟件環境下顯示、分析和處理億萬個三維點。三維激光掃描儀記錄的點雲數據可以通過AutoCAD中標準的2D和三維功能進行處理。
KUBIT PointCloud 6.0軟件擴展了AutoCAD目前的功能，可以管理大量彩色點雲數據。與AutoCAD不同的是，點雲軟件可以在AutoCAD上直接顯示和評估上億個點。
圖4.53選擇文件保存格式視圖
1)建立巖石標本的數字三維模型時，首先安裝KUBIT professional軟件，連接軟件狗，打開AutoCAD(圖4.54)。
圖4.54打開AutoCAD視圖
2)往菜單欄的位置看，妳會發現壹個KUBIT PointCloud 6.0軟件的專屬菜單。點擊它，選擇第壹行的完成按鈕，會彈出壹個對話框，可以插入點雲數據(圖4.55)。
圖4.55選擇並插入點雲文件視圖
3)選擇Scans軟件保存的點雲數據的PTC格式文件，點擊PTC，點擊確定，軟件將自動導入地質樣品的點雲數據(圖4.56)。
圖4.56插入點雲文件視圖
4)按住Shift鍵，然後滑動鼠標滾輪瀏覽點雲模型。在定義截面時有許多選項可供我們使用，其中截面管理器用於管理我們導入的點雲模型(圖4.57)。
圖4.57部門經理視圖
5)點擊截面管理器，在彈出的對話框中，點擊顏色框，改變點雲的顏色(圖4.58)。
圖4.58顏色選擇視圖
6)由於點雲模型的顏色會進行後期處理，可能會與點雲本身的顏色發生沖突，導致模糊不清。所以我們把點雲的初始顏色變成白色，點擊確定(圖4.59)。巖石標本模型立體感強，很多面都有突出的點和形狀。因此，在制作模型時，需要從三個面制作模型，即XY、ZX和ZY(圖4.60)。
圖4.59設置點雲的初始顏色視圖
圖4.60點雲模型圖
XY曲面反映模型正面和背面的特定輪廓，ZX曲面反映模型左側和右側的特定輪廓，ZY曲面反映模型上側和下側的特定輪廓。三個面整體拼接後，形成360°全景三維模型。
7)我們將分別由三個面制作的模型進行拼接合並，得到最終的巖石標本模型(圖4.61)。
圖4.665438拼接合並後的+0點雲模型
以上描述的是我們制作模型的具體思路和方法。讓我們來看看如何制作模型。三張臉的建模方法都差不多。我們以XY面的建模為例。
步驟1:首先將模型調整到前視角，點擊定義切片功能(圖4.62)。
圖4.62定義切片功能視圖
第二步:在AutoCAD的命令欄中，會要求操作者輸入切片所需的平行面，輸入XY，按空格鍵執行命令(圖4.63)。
圖4.63定義切片平面視圖
第三步:命令行會自動提示切片的第壹個點(圖4.64)。
圖4.64定義了切片第壹點視圖。
第四步:選擇第壹個點，應該從底部開始(圖4.65)。
圖4.65選擇第壹個點視圖
第五步:當鼠標位置為十字光標時，我們放大模型點雲，單擊最靠近底邊的點，然後命令行會提示輸入修剪邊界的第二個點或厚度(圖4.66)。
圖4.66選擇厚度視圖
第六步:這裏的厚度值需要多次確定，因為模型是以線為基礎的，點雲的厚度直接影響線的精度，所以點的厚度不能太大也不能太小。否則在連線的過程中，點與點之間的距離會太大，所以連線會不準確。所以點雲切片的厚度壹定要把握好，這就需要技術人員大量練習，根據自己的經驗來填充厚度(圖4.67和圖4.68)。
圖4.67點厚度顯示圖
圖4.68點與點之間的距離顯示圖
第七步:切片後，點雲顯示為薄層。然後，單擊適應輪廓(圖4.69)。它是巖石標本模型最精確的輪廓線之壹。當我們進入俯視圖時，可以用AutoCAD自帶的線連接，但是會比較慢。我們建議使用KUBIT點雲軟件的自適應等高線命令(圖4.70)。
圖4.69擬合等高線圖
圖4.70自適應等高線選擇視圖
第八步:點擊命令適配等高線，軟件會自動彈出壹個對話窗口，詢問是否轉換成俯視圖。
第九步:點擊是，軟件會自動將視圖窗口轉換為切點雲輪廓的俯視圖(圖4.4438+0)。它可以更緊密地連接附近的點，並確保連接的線在壹個平面上。當兩點之間的距離大於設定的距離時，軟件命令會自動粘貼線條(圖4.72)。
圖4.71點雲輪廓俯視圖
圖4.72自動粘貼顯示圖
步驟10:整體連接完成後，點擊上移切片，軟件會自動將切片的位置上移至某個位置(圖4.73)。
圖4.73切片操作視圖
步驟11:單擊命令調整等高線，然後連接壹條等高線。
步驟12:重復上述過程。對於壹個巖石標本，最好保存50片以上。只有制作這個模型，才能真實地再現巖石標本的表面輪廓(圖4.74)。
步驟13:選擇根據點雲切片繪制的巖石標本輪廓，使用AutoCAD命令“放樣”建立模型(圖4.75)。
圖4.74巖石標本的輪廓
圖4.75巖石標本的三維模型圖
步驟14:選擇已經建立好的3D模型，仔細翻轉，進行碰撞檢測。檢測無誤後(後面會有專門的碰撞檢測壹節)，點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單選項中選擇隔離(圖4.76)。
圖4.76選擇隔離對象視圖
步驟15:選擇子選項中的隱藏對象。
步驟16:重復上述切片過程，對點雲的ZX面和ZY面進行切片，分別建立三維模型。三個面的切片模型建好之後，就可以進行後續的工作，讓整個模型貼合在壹起。
4.1.3.5點雲模型碰撞檢測
對點雲數據進行切片後，我們需要根據每壹層的切片，用實線畫出每壹層的輪廓，並基於輪廓建立三維模型。按照理論，我們建立的模型對於點雲數據應該是比較理想的。但是，由於點圖層之間的距離，模型和點雲數據之間存在實際誤差。
KUBIT點雲軟件的碰撞檢測可以直觀的顯示誤差，我們可以根據觀察結果修改模型。
1)單擊KUBIT點雲函數的碰撞檢測命令，首先選擇壹個或多個AutoCAD 3D實體。
2)單擊“下壹步>”按鈕執行碰撞檢測(圖4.77)。執行此命令需要壹些時間，這取決於實體的數量和復雜性以及當前可見點的數量。
圖4.77擬合等高線圖
3)在碰撞檢測中，您可以指定碰撞點是否聚集。聚類是指將距離較近的點組合在壹起(聚類)，距離較遠的點通常不包含在聚類中(圖4.78)。
圖4.78碰撞檢測視圖
4)您需要定義不同集群之間的最小距離(AutoCAD單位)。換句話說:如果兩點之間的距離超過定義的最大距離，則它們屬於不同的聚類。每個聚類的結果保存在界面管理器的臨時界面中(圖4.79)。
圖4.79聚類點顯示圖
5)聚類結果顯示後編號。如果需要更多或更少的聚類，可以更改聚類距離並重復該操作。隨著距離的增加，集群減少，反之亦然。
集群數量的選擇取決於您的需求，無論您需要更多的集群還是更少的集群。由於點雲反映的是巖石樣本表面點的集合，碰撞檢測中的點越多，模型與實物的對比越準確，誤差越小。點數可以在KUBIT點雲選項的點雲管理器中查看(圖4.80)。
圖4.80點雲管理器視圖
4.1.3.6模型集成
在我們做了壹個三層模型之後，我們就完成了模型和點雲數據之間的擬合。通過將模型組裝成壹個整體，可以將三個級別的模型組裝在壹起。
每壹層的模型都有兩個平面，比如XY平面的巖石標本模型。當時的切片是基於XY平面制作的，所以切割點雲拼接的線和模型壹定是在XY平面的方向上，不能表達巖石標本的真實表面。ZX和ZY平面切片模型在巖石樣品的表達上是比較完整的。因此，理論上可以通過拼接這兩個面的模型來表達巖樣的外部輪廓。而三面模型的擬合可以使模型更接近真實，所以建議使用三面模型進行拼接。
1)模型拼接時，每次都隱藏上壹級模型(圖4.81)。
圖4.81選擇隔離對象菜單
2)當所有模型建立後，我們將顯示所有模型並拼接。現在我們在CAD界面點擊鼠標右鍵，在隔離選項中選擇結束對象隔離。這樣，所有先前隱藏的巖石標本模型就顯示出來了(圖4.82)。
圖4.82選擇結束對象隔離菜單
3)選擇AutoCAD命令的交點。十字燈變成選擇框後，選擇我們建立的三個巖石標本模型，按空格鍵執行命令(圖4.83)。
圖4.83選擇交叉點視圖
經過碰撞檢測，確認點雲數據與最終模型之間的碰撞點符合要求，完成巖石標本三維模型的制作。
4.1.3.7模型用於渲染輸出。
前面我們已經對點雲數據進行了處理，基於點雲數據建立了三維模型，並進行了碰撞檢測，確認模型與物體整體尺寸的誤差符合要求。
模型外圍輪廓符合要求後，需要利用AutoCAD本身的渲染功能和KUBIT PhotoPlan軟件進行渲染輸出。KUBIT PhotoPlan是AutoCAD中的壹個應用程序，它可以對照片進行校正，對攝影數據進行評估，並按真實比例恢復舊地圖和平面圖。KUBIT PhotoPlan的校正結果是壹個真實的比例照片平面，當前照片通過確切的設置信息鏈接在壹起。
1)打開AutoCAD，在AutoCAD菜單欄打開KUBIT PhotoPlan軟件，然後導入要修改的圖片(圖4.84)。
圖4.84 KUBIT PhotoPlan軟件打開界面。
2)使用“圖像→裁剪圖像”命令完成圖像裁剪。請註意，在調用命令“剪輯圖像”之前，選擇任意多邊形虛線作為剪輯的分割界限。圖像的剪裁部分不會被刪除，AutoCAD只是剪切它們。如果用戶在編輯後想要修改圖像部分，可以通過標記邊界並用鼠標點擊移動壹個角上的點來到達所需位置。只有裁剪後的圖像部分參與校正，裁剪後的圖像會在AutoCAD中使用來渲染我們之前建立的模型，使模型更加生動具體。
3)首先在AutoCAD菜單中，打開渲染材質編輯器，將處理後的照片導入到材質編輯器中的材質中(圖4.85)。
圖4.85地質標本照片
4)將所有照片導入CAD素材，渲染每個面。材料的渲染必須與現實相符。即不斷翻找照片，根據其外圍輪廓與模型進行對比，確認模型與照片外圍輪廓完全壹致後再粘貼材料。
5)最後渲染，檢查貼圖的效果和實際的差異，做出亮度等級(圖4.86)。
圖4.86亮度級後的地質標本照片。
6)至此，整個模型建立，最後模型以我們需要的格式保存，比如FBX(圖4.87)。
圖4.87保存3D模型文件視圖