3D激光掃描:塑造未來戰場新態勢

來源:華夏經緯網    關鍵詞:激光掃描, 3D掃描,    發布時間:2019-05-20

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當地時間4月15日,法國巴黎圣母院發生火災,整座建筑損毀嚴重,就在人們為古跡傷心流淚時,一則消息讓大家重新燃起了希望:巴黎圣母院早在多年前就進行了3D激光掃描。在國外的一家網站上,完整保存了巴黎圣母院的全部數字化資料。這將為修復古跡提供珍貴的數據支撐,而這一切只是3D激光掃描技術的 “冰山一角”。


在傳統測量概念里,測量數據的輸出形式一般都是二維的。技術人員在使用常規儀器進行測量時,往往需要大量耗時來測量一個點的坐標,而且不夠形象直觀。隨著大數據和人工智能技術的發展,傳統掃描方式已經滿足不了需求,3D激光掃描技術由此應運而生。


3D激光掃描技術是一種利用高速激光快速獲取被測對象三維數據的技術。它運用激光測距原理,通過快速記錄被測對象的表面特征,準確、實時地匹配物體紋理和尺寸,實現高精度三維成像。目前,3D激光掃描儀的掃描速度已經達到百萬點每秒,每點的測量信息不僅包含空間坐標信息,還包含顏色和物體反射率等內容。將這些信息進行融合,就能使觀察者得到與實物一致的視覺體驗。因此,3D激光掃描技術也被稱為實景復制技術。


雖然激光技術到20世紀末才得到較大發展,但其產品已廣泛應用于軍事、航天等領域。20世紀60年代,世界上第一臺激光器研發成功,美國航天局也在 70年代啟動了激光雷達技術研究,用于獲取大規模場景的高精度、高密度三維坐標數據,這極大地促進了三維軍事地理信息系統的發展。


美國在測繪領域廣泛運用3D激光掃描技術的同時,也加速了其在軍事領域的應用研究。自20世紀80年代起,美國國防部高級研究計劃局一直致力于運用 3D激光掃描技術研發虛擬戰場環境——基于真實戰場環境的三維地貌模型系統,從而提高坦克協同訓練的效費比。此外,3D激光掃描技術在3D打印和逆向工程等領域也得到廣泛應用,美國一家公司就曾使用3D激光掃描儀成功制作了F-15戰斗機模型。


2010年,融合了激光掃描、影像數據和多種定位定姿數據的3D激光掃描技術進入到實際應用階段。波士頓動力公司和哈佛大學等單位共同研發的四足軍用機器人,就采用了3D激光掃描技術,精確的三維模型能夠幫助機器人分辨道路與目標特征,從而為無人裝備的自主決策提供了支撐。此外,波士頓動力公司的雙足人形機器人、美國宇航局噴氣推進實驗室的四足猿類機器人等都采用了3D激光掃描技術,這也標志著3D激光掃描技術逐漸從實驗室走向戰場。


隨著武器裝備信息化水平的不斷提高,3D激光掃描技術將打破現有戰場態勢生成方式,把“不可見”的物質一一呈現在指揮平臺上,或將使作戰指揮方式產生革命性變化。

解放軍報 作者:陶帥 武建華

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