Accuracy of Laser Scanners for Measuring Surfaces made of Synthetic Materials

Publisher： E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung

ISSN： 1432-8364

Source： Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation, Vol.2015, Iss.5, 2015-11, pp. : 357-372

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Abstract

Synthetics are a group of materials which, when observed using laser scanners, may cause additional measurement errors. These errors result from optical permeability, which may vary depending on the structure of the synthetic material. A laser beam which penetrates the material can be subject to numerous physical phenomena such as absorption, dispersion, full or partial reflection, re - fraction at the interface between two media, diffraction and interference that change the measured distance. As a result, additional measurement errors occur, independent of the known errors, when the beam is reflected from the outer surface of the material. Their occurrence is influenced by light transmission, density and internal structure of the synthetic material, its colour and thickness. The distance from the scanner, laser beam angle of incidence, temperature, scanner type (carrier wave-length), or even the distance between the synthetic material and its background are important as well. This study is devoted to examining these dependencies. Currently there are no studies distinguishing and examining synthetic materials as a separate group of materials that may interfere with distance measurements due to the phenomena that occur in their structure.Zusammenfassung: Genauigkeit von Laser-Scannern bei der Oberflächenmessung von synthetischen Materialien. Synthetische Materialien können bei der Erfassung von Oberflächen mit Laserscannern zu zusätzlichen Messfehlern führen. Diese Fehler ergeben sich aus der optischen Durchlässigkeit, die in Abhängigkeit von der Struktur des synthetischen Materials variieren kann. Ein Laserstrahl, der in das Material eindringt, kann mehreren physikalischen Phänomenen, z. B. Absorption, Streuung, vollständige oder teilweise Reflexion, Refraktion an Grenzflächen zwischen zwei Medien, Beugung oder Überlagerung, unterworfen sein, welche die gemessene Distanz verändern. Als Ergebnis erhält man zusätzliche und von bisher bekannten Fehlerursachen unabhängige Messfehler, wenn der Strahl an einer aus synthetischem Material bestehenden Oberfläche reflektiert wird. Diese werden von der Lichtdurchlässigkeit, der Dichte und der inneren Struktur des synthetischen Materials beeinflusst. Die Distanz vom Scanner, der Auftreffwinkel des Laserstrahls, die Temperatur, der Scannertyp (rägerfrequenz des Lasers) oder auch die Distanz der gescannten Oberfläche von Objekten, die sich aus Sicht des Sensors im Hintegrund befinden, sind ebenfalls von Bedeutung. Dieser Beitrag widmet sich der Untersuchung dieser Einflüsse. Bisher gibt es keine Studien, welche synthetische Materialen als eigene Gruppe von Materialen unterscheiden, welche in spezifischer Weise die Distanzmessung auf Grund ihrer inneren Struktur beeinflussen.