Neptec 3D Laser Camera System: From Space Mission STS-105 to Terrestrial Applications

Neptec Design Group has developed the Laser Camera System (LCS), a 3D autosynchronized laser scanner based on a principle originating from the National Research Council of Canada. In imaging mode, the LCS raster scans objects and captures reflections from their surface features. In centroid acquisition mode, the LCS determines the position of discrete target points on an object.<br /><br />Neptec Design Group first developed the LCS for space applications. In August 2001, theLCS flew successfully onboard space shuttle Discovery during mission STS-105 to theInternational Space Station (ISS). During the mission, the LCS took four high-resolution(1024x1024 voxels) images of elements of the ISS during orbital day and night, demonstrating its immunity to dynamic lighting conditions. The LCS also tracked targets affixed to the Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) while in motion, more than 10 m away. Comparison with Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) data confirmed that the LCS tracked these targets with millimetre precision. <br /><br />Following the mission, the LCS has been demonstrated in a variety of terrestrial commercial applications. Two examples from the earth sciences include imaging rock faces in an underground mine to delineate joints to design adequate tunnel support, and acquiring detailed images of sandstone masonry walls. The high-fidelity spatial information and the intensity data captured by the LCS concurrently make it a valuable tool for the classification of geomaterials based on reflectivity and texture.Le Neptec Design Group a mis au point le syst\ue8me de cam\ue9ra au laser (LCS), un scanner 3D \ue0 synchronisation automatique qui repose sur un principe mis au point au Conseil national de recherches du Canada. En mode d'imagerie, le LCS analyse des objets par balayage et capte des r\ue9flexions des d\ue9tails de leur surface; en mode d'acquisition centro\uefde, il d\ue9termine la position de points cibles discrets sur un objet.<br /><br />Le Neptec Design Group a mis le LCS au point tout d'abord en vue d'applications spatiales. En ao\ufbt 2001, le syst\ue8me a \ue9t\ue9 install\ue9 \ue0 bord de la navette spatiale Discovery durant la mission STS-105 \ue0 destination de la Station spatiale internationale (ISS). Durant la mission, il a pris quatre images haute r\ue9solution (1 024 voxels x 1 024 voxels) d'\ue9l\ue9ments de l'ISS en orbite le jour et la nuit, ce qui a ainsi montr\ue9 qu'il n'est pas influenc\ue9 par les conditions dynamiques d'\ue9clairage. Le syst\ue8me a aussi poursuivi des cibles fix\ue9es au MPLM (Multi-Purpose Logistics Module, ou module logistique polyvalent) en mouvement \ue0 une distance sup\ue9rieure \ue0 10 m. Une comparaison avec des donn\ue9es obtenues par le t\ue9l\ue9manipulateur de la station spatiale (TSS) a confirm\ue9 que le LCS a permis de poursuivre des cibles avec une pr\ue9cision au millim\ue8tre pr\ue8s. <br /><br />Apr\ue8s la mission, le LCS a fait l'objet d'essais dans toute une gamme d'applications commerciales de Terre. Par exemple, dans les sciences de la Terre, il a servi \ue0 l'imagerie de parois rocheuses dans une mine souterraine pour la d\ue9limitation des joints en vue de la conception d'un sout\ue8nement ad\ue9quat de tunnel. Le LCS a aussi servi \ue0 l'obtention d'images d\ue9taill\ue9es de murs en gr\ue8s. Les donn\ue9es spatiales de grande fid\ue9lit\ue9 et les donn\ue9es d'intensit\ue9 obtenues en m\ueame temps par le LCS en font un outil utile pour la classification des g\ue9omat\ue9riaux en fonction de leur r\ue9flectivit\ue9 et de leur texture.NRC publication: Ye