隨著上世紀九十年代，三維雷射掃描技術的出現，點雲概念開始被提及。
點雲是目標表面特性的海量點集合，點雲越密集，反映的圖像細節和信息就越多。
當我們利用三維雷射掃描儀掃描某一建築表面時，我們可以得到大量密集的點，這些點帶有三維坐標（XYZ）、雷射反射強度和和顏色信息（RGB）等信息，它們共同創建了可識別的三維結構。
一.如何創建點雲
目前，點雲的獲取方式一般是通過三維雷射掃描儀，三維雷射掃描儀通過掃描選定的目標物體或環境後，能大面積高解析度地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據。
下面，我們以Trimble三維雷射掃描儀為例，一起來看下點雲數據的具體創建過程。
Trimble三維雷射掃描儀主要掃描過程和技術流程如下：
Trimble三維雷射掃描儀最終採集的數據以點雲和圖像的形式儲存在掃描儀設備里，運用Trimble RealWorks進行一定處理後，能獲取建築物的相對位置信息、尺寸、紋理和形狀，進而建立真實的物體數據模型。
Trimble三維雷射掃描儀：三維雷射掃描儀的工作原理和六大技術特點
二.點雲數據處理
在三維雷射掃描的過程中，點雲數據的獲取常常會受到物體遮擋、光照不均勻等因素的影響，容易造成複雜形狀物體的區域掃描盲點，形成孔洞。同時由於掃描測量範圍有限，對於大尺寸物體或者大範圍場景，不能一次性進行完整測量，必須多次掃描測量，因此掃描結果往往是多塊具有不同坐標系統且存在噪聲的點雲數據，不能夠完全滿足人們對數位化模型真實度和實時性的要求，所以需要對三維點雲數據進行去噪、簡化、配准以及補洞等預處理。
通過數據預處理，可以有效剔除點雲中的噪聲和外點，在保持幾何特徵的基礎上實現點雲數據簡化，並將不同角度掃描的點雲統一到同一坐標系下，為後續的曲面構建及三維實體模型生成提供穩健的數據基礎。
1.數據配准
點雲數據配准，又稱為點雲拼接或坐標糾正，是點雲數據處理時最主要的數據處理之一。由於目標物的複雜性，通常需要從不同方位掃描多個測站，才能把目標物掃描完整，每一測站掃描數據都有自己的坐標系統，要獲得完整的數據必需把不同測站的掃描數據糾正到統一的坐標系下，這就需要點雲拼接。
2.數據去噪
在利用三維雷射掃描儀掃描目標時，會受到掃描設備、周圍環境、人為擾動、目標特性等影響，使得點雲數據無法避免的存在一些噪點，導致數據無法正確表達掃描對象的空間位置。
噪聲點主要分為三類：
1）由於物體表面材質或光照環境導致反射信號較弱等情況下產生的噪點；
2）由於掃描過程中，人、車輛或其他物體從掃描儀器與物體之間經過而產生的噪點；
3）由於測量設備自身原因，如掃描儀精度、相機解析度等引起的系統誤差和隨機誤差。
3.數據精簡
數據精簡就是在精度允許下減少點雲數據的數據量，提取有效信息。一般分為兩種：去除冗餘與抽稀簡化。
冗餘數據是指在數據配准之後，其重複區域的數據，這部分數據的數據呈大，多為無用數據，對建模的速度以及質量有很大影響，對於這部分數據要予以去除。
抽稀簡化是指掃描的數據密度過大，數量過多，其中一部分數據對於後期建模用處不大，所以在滿足一定精度以及保持被測物體幾何特徵的前提下，對數據進行精簡。以提高數據的操作運算速度、建模效率以及模型精度。
4.數據分割
對於較為複雜的掃描對象，如果直接進行點雲數據建模，會使得建模過程十分困難，三維模型的數學表達變得複雜。所以對於複雜的建模對象，我們一般會進行點雲數據分割，然後再分別建模，最後再進行組合。
點雲數據分割應該遵守以下準則：
1）分塊區域的特徵單一且同一區域內沒有法矢量及曲率的突變；
2）分割的公共邊儘量便於後續的拼接；
3）分塊的個數儘量少，可減少後續的拼接複雜度；
4）分割後的每一塊要易於重建幾何模型。
三.逆向建模
逆向建模（Reverse Modeling）是逆向工程的一個分支，是基於現實中存在的實物通過掃描進行逆向建模的一種方式。
逆向建模技術中包括：點雲逆向建模、照片逆向建模、三維掃描逆向建模等技術。無論是照片逆向建模、雷達掃描逆向建模、雷射掃描逆向建模最先生成的都是點雲，通過對點雲的疏密度及空間位置的計算從而生成三維模型這個過程叫點雲轉三維模型，最後將紋理映射到三維模型上，生成一個完整的三維模型。
逆向建模是一種不同的建模思路，但是無論採用哪種逆向建模的技術，都需要相應的設備，生成的模型經過修改後能適用於各個場景。
逆向建模的應用非常的廣泛。前期掃描獲得的點雲數據可以應用在地理信息服務、測繪工程服務、大型勘探輔助、戶外大型項目宣傳檢測等。
雷射點雲數據處理及逆向建模具體教程：
1.點雲模型處理：
- 點雲分割
- 點雲分類
2. 點雲建模：
- 建模軟體
- 建模方式
- 建模插件介紹
關注「艾三維技術」微信公眾號，查看雷射點雲逆向建模教程。
四.點雲建模和應用
利用三維雷射掃描技術獲取的空間點雲數據，既可用於建立結構複雜、不規則場景的三維可視化模型，又可以用於生成數字高程模型（DEM），用於土方計算、檢測地質災害等。
1.點雲三維建模
點雲建模需要利用三維實景建模軟體ContextCapture，ContextCapture可以更好地評估點雲並生成更精確的工程模型。
ContextCapture可以對點雲進行增強、分割、分類，並與工程模型相結合。利用ContextCapture的高級三維建模、橫截面切割、斷裂線和地形提取功能，能快速高效地對竣工條件進行建模並支持設計流程。
ContextCapture軟體詳情：實景建模ContextCapture產品詳情及五大應用
ContextCapture建模具體過程，請關注「艾三維技術」微信公眾號，查看軟體教程。
2.數字高程模型（DEM）
利用獲取的點雲數據，通過噪聲點處理後進行柵格化，可以生成高質量的數字表面模型（DSM)。
同時，通過對點雲數據自動化預處理，再利用人工編輯進行地面濾波，濾除其中的非地面點，剩餘的地面點通過構建不規則三角網（TIN）等模型進行柵格化，可得到高精度的數字高程模型（DEM）數據，也可以轉換為等高線數據。
利用點雲生成的DEM模型，可以用來進行土方計算、檢測地質災害等。
1）土方計算
通過雷射掃描儀得到的高精度雷射點雲，可用於構建地形三維模型，為勘察設計提供斷面量測、坡度坡向量測、土方填挖量等信息，大大減少工程勘察設計中的外業工作量，縮短工作周期。
2）監測地質災害
通過地形三維模型的建立，大面積監測地形的變化，將在不同時間點掃描的點雲進行比較，以作出風險評估，為預防地質災害的發生提供依據。
如果您有雷射點雲逆向建模項目需求，或想採購天寶雷射掃描儀/實景建模軟體ContextCapture，歡迎關注「艾三維技術」微信公眾號，聯繫我們。