近年来,随着建筑、文物保护、城市规划、环境监测、公共安全、空间测量、数字孪生等领域测量测绘需求的不断增长,传统的固定式或大型扫描设备在复杂环境中(如室内、地下空间)因设备体积大、依赖GNSS信号等原因,无法有效开展工作。针对这些扫描作业场景,市场对于移动便携式三维空间扫描仪需求巨大。另一方面,伴随三维空间扫描仪的激光雷达、深度传感相机等核心元件体积缩减与成本下行,算法持续迭代创新,且无线化水平与集成化程度稳步提升,移动便携式三维空间扫描仪的发展空间得以进一步拓展,已迈入爆发式增长阶段。
近日,积木易搭子公司——武汉睿数信息技术有限公司(简称“睿数信息”)继Ray Zoom G100之后上新了一款全新的移动便携式三维空间扫描仪Ray Zoom G200。相较于上一代产品,Ray Zoom G200在设备体积与重量、激光雷达技术、测量精确性以及算法等方面做了全面升级。

(睿数信息手持式三维空间扫描仪新品Ray Zoom G200)
整体上,RayZoom G200采用高度一体化、轻量化设计,兼顾便携性使用与全场景适应需求。RayZoom G200集成了高精度激光雷达、 双目鱼眼相机、NIR视觉跟踪系统、RTK定位与六轴IMU等多种传感器,并采用了自研的MSF-SLAM算法,能够实现多源数据互补,降低误差干扰,增强环境适应性,提高建图精度,一次采集即可生成点云(着色点云)、3D高斯模型及MESH网格模型等数据成果。同时,RayZoom G200内置8核2.4GHz算力与3.9 英寸高清AMOLED触控屏,无需外接手机、平板等其他辅助设备,开机即用。搭配背包、车载支架、无人机挂架等多样化配件,可高效应对多样化的采集需求。

(RayZoom G200的整体结构)
1.精度、视场角、扫描速率升级,复杂环境下的数据采集能力和效率大幅提升
与RayZoom G100一样,RayZoom G200的激光雷达采用的多回波技术,能够在移动扫描过程中一定程度上“透视”遮挡物、区分和识别不同高度的地物、获取目标的更多物理特性,极大地提升了扫描仪在复杂环境下的数据采集能力和效率。但相较于RayZoom G100,睿数信息的RayZoom G200在数据采集精度、视场角以及扫描速率上都做了升级。
RayZoom G200的测距综合精度达1.5厘米,扫描视场角水平可达360°,垂直可达63.5°,扫描点云速率高达480,000点/秒。RayZoom G200能够在复杂的空间环境中快速、精准捕捉目标对象的三维立体轮廓,实现快速、灵活、高精度的三维数字化采集,精准还原空间数据。

(RayZoom G200在激光雷达技术上采用的多回波技术)
2.NIR视觉跟踪系统,实时为扫描仪提供“导航定位”参考,大幅提升空间数据采集的精准度与作业效率
除了在数据采集精度、视场角以及扫描速率方面有所升级外,相较于RayZoom G100,RayZoom G200还新增了1组NIR视觉跟踪相机,负责告诉扫描仪它在这个空间中的确切位置与朝向,为扫描仪在扫描过程中提供“导航定位”参考。

RayZoom G200配备了1组NIR视觉跟踪相机(近红外光视觉跟踪系统),通过近红外视觉感知补全激光雷达在弱纹理、低反射率等场景下的特征感知缺失短板,通过互补性数据融合与动态校准,修正单一传感器的累积定位误差,保障SLAM系统的定位精度、地图一致性与动态适应性。同时,近红外光不受可见光强弱、逆光、阴影等影响,在昏暗、复杂光照场景下仍能稳定提供有效数据,大幅提升了空间数据采集的环境适应性。
3.双目鱼眼相机,数据生成既有精度与深度,同时又有色彩与广度
在空间数据的色彩、纹理信息采集方面,RayZoom G200还配备了2组鱼眼相机,鱼眼相机同时具备了“双目立体视觉”和“全景视觉”两种能力,两者有机融合。这意味着,对于场景中的每一个数据点,不仅其色彩被RayZoom G200捕捉了,同时,其在空间中的确切3D位置也被捕获了。
由此RayZoom G200在进行色彩、纹理信息采集时,既有精度与深度,同时又有色彩与广度,生成的每一帧数据都是带有像素深度信息的“深度全景图”。
4.六轴IMU,消除运动模糊,大幅提升数据采集精确性
通常,当三维空间扫描仪在快速移动的过程中,或在遇到一些特征缺失的物体表面,如白墙、光滑地面等,NIR视觉跟踪系统、激光SLAM可能会存在数据捕获失败的情况,而在这种情况下,IMU却可以提供短时间内、连续的运动预测,帮助系统平稳度过这个阶段,并在特征重新出现时快速找回正确位置,极大地增强了系统的鲁棒性。

(RayZoom G200在走动过程中,IMU能够消除运动模糊)
RayZoom G200配备六轴IMU,采样频率极高,其提供的精确姿态数据能够填补扫描仪的激光雷达/视觉跟踪系统在数据更新上的空白,且能够对扫描仪在移动过程中快速、微小的抖动和运动时采集到的点云或图像进行运动补偿,从而纠正扫描仪因运动而导致的点云拉花或图像模糊,大幅提升数据采集精确性。
有了六轴IMU的加持,RayZoom G200能够实现快速、稳定、高精度的动态三维重建。
5.RTK定位,实时对数据的空间坐标进行“标定”,省略地面控制点布设工作
在传统测绘中,为了获得精确的绝对坐标,在进行大范围扫描测量过程中,需要在测区范围内大量布设地面控制点,然后在扫描结束后通过控制点来校正整个模型,这项工作极其耗时费力。而当三维空间扫描仪在装上了RTK后,扫描仪自身便拥有了能够实时对数据的空间坐标进行“标定”的能力,就可以极大地减少甚至完全省略地面控制点的布设工作,大大提升了外业作业效率,降低了扫描作业人力成本。
睿数信息的RayZoom G200机身也搭载了RTK模组,能够为扫描获取的每一帧数据提供精确的地理坐标信息(经纬度、高程),并不断将这些标定了地理坐标的数据注入到扫描系统的算法中,有效抑制和校正IMU等传感器带来的累积误差,确保几十甚至上百平方公里的大场景、大范围扫描数据在全局范围内保持一致性和高精度。

(大场景扫描测量,RayZoom G200可完全省略地面控制点的布设工作)
6.8核2.4GHz的芯片+自主研发MSF-SLAM算法,高效完成数据存储与处理
在数据存储方面,RayZoom G200配备了8核2.4GHz的芯片以及32GB硬盘,能够有足够空间存储扫描过程中产生的各项数据信息。同时,机身配备的3.9 英寸高清AMOLED屏,能够支持在数据采集的过程中以第一人称跟随视角或第三人称全局视角实时显示采集到的数据,并提供数据预览、数据回放等功能,扫描过程实时、高效。
而在数据处理方面,基于自研的MSF-SLAM(多传感器融合)算法,RayZoom G200能够将激光雷达、双目鱼眼相机、NIR视觉跟踪系统、RTK定位以及六轴IMU等各个模块产生的数据一键导入到配套数据处理与编辑软件RayStudio中,快速融合处理,多源数据互补,提高建图精度。融合处理后可生成点云(着色点云)、彩色网格、3D高斯泼溅等多种数据成果,高效满足不同应用场景的空间数据需求。

(点云/着色点云数据)

(3D高斯数据)
RayZoom G200整机重量仅900g,小巧玲珑;整机采用防水防尘设计,符合IP65防护标准,同时机身还配备了两块12000毫安的大容量手柄电池,单电池续航时长达1小时;并且支持外接电源(充电宝)保持工作状态,非常适合户外移动扫描作业。

一体轻量化的设计、高质高效还原空间数据能力、移动便携式的作业体验,RayZoom G200能够轻松上手,快速完成三维空间数据采集应用。RayZoom G200可广泛应用于公共安全、空间测量、数字孪生、质量检测、数字文旅、科研教学等应用场景。在便携、易用、灵活、高效的三维空间数据采集发展趋势下,RayZoom G200将为各行各业带来全新的专业移动化3D数字化空间采集解决方案。
