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3D激光扫描:塑造未来战场新态势
材料来源:解放军报           录入时间:2019/5/16 22:51:28

当地时间4月15日,法国巴黎圣母院发生火灾,整座建筑损毁严重,就在人们为古迹伤心流泪时,一则消息让大家重新燃起了希望:巴黎圣母院早在多年前就进行了3D激光扫描。在国外的一家网站上,完整保存了巴黎圣母院的全部数字化资料。这将为修复古迹提供珍贵的数据支撑,而这一切只是3D激光扫描技术的“冰山一角”。

在传统测量概念里,测量数据的输出形式一般都是二维的。技术人员在使用常规仪器进行测量时,往往需要大量耗时来测量一个点的坐标,而且不够形象直观。随着大数据和人工智能技术的发展,传统扫描方式已经满足不了需求,3D激光扫描技术由此应运而生。

3D激光扫描技术是一种利用高速激光快速获取被测对象三维数据的技术。它运用激光测距原理,通过快速记录被测对象的表面特征,准确、实时地匹配物体纹理和尺寸,实现高精度三维成像。目前,3D激光扫描仪的扫描速度已经达到百万点每秒,每点的测量信息不仅包含空间坐标信息,还包含颜色和物体反射率等内容。将这些信息进行融合,就能使观察者得到与实物一致的视觉体验。因此,3D激光扫描技术也被称为实景复制技术。

虽然激光技术到20世纪末才得到较大发展,但其产品已广泛应用于军事、航天等领域。20世纪60年代,世界上第一台激光器研发成功,美国航天局也在70年代启动了激光雷达技术研究,用于获取大规模场景的高精度、高密度三维坐标数据,这极大地促进了三维军事地理信息系统的发展。

美国在测绘领域广泛运用3D激光扫描技术的同时,也加速了其在军事领域的应用研究。自20世纪80年代起,美国国防部高级研究计划局一直致力于运用3D激光扫描技术研发虚拟战场环境——基于真实战场环境的三维地貌模型系统,从而提高坦克协同训练的效费比。此外,3D激光扫描技术在3D打印和逆向工程等领域也得到广泛应用,美国一家公司就曾使用3D激光扫描仪成功制作了F-15战斗机模型。

2010年,融合了激光扫描、影像数据和多种定位定姿数据的3D激光扫描技术进入到实际应用阶段。波士顿动力公司和哈佛大学等单位共同研发的四足军用机器人,就采用了3D激光扫描技术,精确的三维模型能够帮助机器人分辨道路与目标特征,从而为无人装备的自主决策提供了支撑。此外,波士顿动力公司的双足人形机器人、美国宇航局喷气推进实验室的四足猿类机器人等都采用了3D激光扫描技术,这也标志着3D激光扫描技术逐渐从实验室走向战场。

随着武器装备信息化水平的不断提高,3D激光扫描技术将打破现有战场态势生成方式,把“不可见”的物质一一呈现在指挥平台上,或将使作战指挥方式产生革命性变化。


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