一、站式空間掃描

隨著空間智能的快速發(fā)展，激光掃描儀的應(yīng)用場景越來越多，作業(yè)方式分為站式掃描（靜態(tài)掃描）和SLAM掃描（動態(tài)掃描）‌。站式掃描作為一種高效且精度高的三維數(shù)據(jù)采集方式，廣泛應(yīng)用于VR空間營銷，機器人仿真，數(shù)字孿生，建筑測繪、工業(yè)檢測及文化遺產(chǎn)數(shù)字化等領(lǐng)域。

站式掃描通過將多站掃描獲取的點云數(shù)據(jù)進行拼接來獲得完整場景。過往的站式掃描需要在作業(yè)時通過設(shè)置標靶來實現(xiàn)兩站間的數(shù)據(jù)自動拼接，或者在數(shù)據(jù)采集完成后由人工介入進行點位拼接，其操作門檻高、模型制作交付時效低。

眾趣旗下的自研SPACCOM X3系列3D激光掃描儀采用站式掃描作業(yè)方式，基于眾趣自研的自動位姿拼接算法（包括站位間兩兩配準技術(shù)以及全局優(yōu)化技術(shù)）實現(xiàn)了完整場景的自動化重建，大大降低了作業(yè)門檻，提升了制作效率。SPACCOM X3在采集過程中顯示出卓越的環(huán)境適應(yīng)性，并能夠精確捕捉空間內(nèi)的每一處細節(jié)，讓大空間和超大空間三維重建變得輕松與高效，為專業(yè)人士提供無與倫比的便利體驗。

二、通過空間計算實現(xiàn)的站位間的兩兩自動化對齊

在傳統(tǒng)方式中，兩兩站位間的位姿關(guān)系往往依賴手動測量、人工擺點、后期比對調(diào)整等方式來建立，不僅耗時耗力，而且誤差大。SPACCOM X3的自動位姿拼接技術(shù)就是用硬件設(shè)備+算法，自己認路、找方向，最終拼接成為一個完整的、絕對還原的空間。SPACCOM X3集成了多種傳感器模塊，包括：

• 高分辨率彩色相機：負責采集圖像，識別空間紋理、語義信息

• 深度傳感器：獲取空間中的深度信息以及立體結(jié)構(gòu)（比如墻、樓梯等）

• 慣性傳感器（IMU）：感知設(shè)備的方向變化、移動軌跡

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這三類數(shù)據(jù)協(xié)同輸入，形成了高維度、多模態(tài)的拼接輸入源，為后續(xù)算法提供堅實基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)配準方法，例如ICP（迭代鄰近點）算法在連續(xù)配準時易產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致局部精度下降；其次對于環(huán)境特征依賴比較嚴重，對于紋理缺失場景（如白墻、金屬表面）的魯棒性不足。SPACCOM X3會自動從每個站位的圖像、點云中提取紋理、幾何等特征，進行相似度匹配來自動建立站位間的位姿關(guān)系。

此外針對長走廊、酒店、車庫等結(jié)構(gòu)重復(fù)、紋理少、光線單一，甚至完全白墻的場景，會因為缺乏特征導(dǎo)致基于視覺匹配的失敗率升高、兩站間的拼接成功率降低；也容易出現(xiàn)跳點、錯位、空間漂移等問題。為解決該問題，SPACCOM X3通過高精度IMU與深度傳感器融合，大幅提升空間結(jié)構(gòu)感知與數(shù)據(jù)質(zhì)量，即使圖像沒有明顯紋理，也可通過結(jié)構(gòu)變化進行拼接判斷。

即使面對暗光場景如KTV、密室逃脫館等，SPACCOM X3也能夠做到準確拼準。通過不斷的AI算法訓(xùn)練優(yōu)化，目前SPACCOM X3的自動位姿拼接成功率超過了96%，在行業(yè)內(nèi)處于頭部水平。

三、全局優(yōu)化實現(xiàn)高精度的數(shù)字孿生空間

針對面積大、空曠的場景，采用激光站式掃描可能會設(shè)置成百上千個站點，如果只依靠兩兩站點配準，容易在連續(xù)配準中累計誤差，導(dǎo)致站位漂移。譬如大型園區(qū)、公園、街道等拍攝路徑如果成環(huán)形，就容易在起點和終點碰頭的區(qū)域，由于多次出現(xiàn)的相似區(qū)域容易造成拼錯或錯位，位姿誤差會在回環(huán)路徑中不斷積累，最后難以閉環(huán)，導(dǎo)致后期需要大量人工干預(yù)，甚至無法還原真實路徑。

SPACCOM X3使用回環(huán)檢測，通過對整個場景站位的圖像、點云做相似性分析，并利用軌跡一致性約束等手段自動識別空間回環(huán)節(jié)點，同時考慮整個場景的空間結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)面、邊等）進行約束修正，進行全局層面的精度修正與位姿漂移抑制。針對不具備回環(huán)約束的單一走廊、道路，SPACCOM X3充分利用高精度IMU提供的信息能有效抑制累積誤差造成的偏移、塌陷問題。這使得SPACCOM X3即使在超大空間、重復(fù)結(jié)構(gòu)、弱紋理等復(fù)雜環(huán)境中，也能保證空間采集的連貫性和準確性。

例1. 某地鐵站全貌

例2. 某小區(qū)全貌

結(jié)論

站式掃描的位姿拼接技術(shù)已從傳統(tǒng)手工標定向自動化、智能化方向演進。通過融合多傳感器數(shù)據(jù)與先進算法可顯著提升重建效率與精度，推動三維數(shù)字化技術(shù)的普惠化應(yīng)用。

提升采集能力、降低操作門檻、改良制作效率、增加更多場景的適配能力，這樣才能為用戶帶來更簡單的操作體驗，更為整個行業(yè)帶來智能、高效、普惠的空間采集解決方案。

未來，眾趣科技將持續(xù)圍繞多傳感器協(xié)同、智能空間計算、全局優(yōu)化算法三大技術(shù)支柱打磨這項核心能力，為每一個渴望還原真實世界的用戶，提供值得信賴的數(shù)字孿生技術(shù)底座。