三維掃描儀分類為接觸式(contact)與非接觸式(non-contact)兩種,后者又可分為主動(dòng)掃描(active)與被動(dòng)掃描(passive),,這些分類下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法,。使用可見(jiàn)光視頻達(dá)成重建的方法,又稱做基于機(jī)器視覺(jué)(vision-based)的方式,,是***機(jī)器視覺(jué)研究主流之一,。接觸式掃描接觸式三維掃描儀透過(guò)實(shí)際觸碰物體表面的方式計(jì)算深度,如座標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM,CoordinateMeasuringMachine)即典型的接觸式三維掃描儀,。此方法相當(dāng)精確,,常被用于工程制造產(chǎn)業(yè),然而因其在掃描過(guò)程中必須接觸物體,,待測(cè)物有遭到探針破壞損毀之可能,,因此不適用于高價(jià)值對(duì)象如古文物、遺跡等的重建作業(yè),。此外,,相較于其他方法接觸式掃描需要較長(zhǎng)的時(shí)間,現(xiàn)今**快的座標(biāo)測(cè)量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測(cè)量,,而光學(xué)技術(shù)如激光掃描儀運(yùn)作頻率則高達(dá)每秒一萬(wàn)至五百萬(wàn)次,。而激光光能達(dá)到極高之精確度,然而這種方法對(duì)于噪聲相當(dāng)敏感,。南京巨型高精度反向定位掃描儀認(rèn)真負(fù)責(zé)
三角測(cè)距(Triangulation)三角測(cè)距3D激光掃描儀,,也是屬于以激光光去偵測(cè)環(huán)境情的主動(dòng)式掃描儀。相對(duì)于飛時(shí)測(cè)距法,,三角測(cè)距法3D激光掃描儀發(fā)射一道激光到待測(cè)物上,,并利用攝影機(jī)查找待測(cè)物上的激光光點(diǎn)。隨著待測(cè)物(距離三角測(cè)距3D激光掃描儀)距離的不同,,激光光點(diǎn)在攝影機(jī)畫(huà)面中的位置亦有所不同,。這項(xiàng)技術(shù)之所以被稱為三角型測(cè)距法,,是因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)、攝影機(jī),,與激光本身構(gòu)成一個(gè)三角形,。在這個(gè)三角形中,激光與攝影機(jī)的距離,、及激光在三角形中的角度,,是我們已知的條件。透過(guò)攝影機(jī)畫(huà)面中激光光點(diǎn)的位置,,我們可以決定出攝影機(jī)位于三角形中的角度,。這三項(xiàng)條件可以決定出一個(gè)三角形,并可計(jì)算出待測(cè)物的距離,。在很多案例中,,以**形激光條紋取代單一激光光點(diǎn),將激光條紋對(duì)待測(cè)物作掃描,,大幅加速了整個(gè)測(cè)量的進(jìn)程,。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測(cè)距激光掃描技術(shù)的協(xié)會(huì)之一(1978)。南通特殊高精度反向定位掃描儀施工一般使用區(qū)塊比對(duì)(block matching)或?qū)O幾何(epipolar geometry)算法達(dá)成,。
時(shí)差測(cè)距(Time-of-Flight)時(shí)差測(cè)距(time-of-flight,,或稱'飛時(shí)測(cè)距')的3D激光掃描儀是一種主動(dòng)式(active)的掃描儀,其使用激光光探測(cè)目標(biāo)物,。圖中的光達(dá)即是一款以時(shí)差測(cè)距為主要技術(shù)的激光測(cè)距儀(laserrangefinder),。此激光測(cè)距儀確定儀器到目標(biāo)物表面距離的方式,是測(cè)定儀器所發(fā)出的激光脈沖往返一趟的時(shí)間換算而得,。即儀器發(fā)射一個(gè)激光光脈沖,,激光光打到物體表面后反射,再由儀器內(nèi)的探測(cè)器接收信號(hào),,并記錄時(shí)間,。由于光速(speedoflight){\displaystylec}為一已知條件,光信號(hào)往返一趟的時(shí)間即可換算為信號(hào)所行走的距離,,此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍,,故若令{\displaystylet}為光信號(hào)往返一趟的時(shí)間,則光信號(hào)行走的距離等于{\displaystyle(c\cdott)/2},。顯而易見(jiàn)的,,時(shí)差測(cè)距式的3D激光掃描儀,其量測(cè)精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測(cè)時(shí)間{\displaystylet},,因?yàn)榇蠹s3.3皮秒(picosecond,;微微秒)的時(shí)間,光信號(hào)就走了1毫米,。
結(jié)構(gòu)光源(StructuredLighting)將一維或二維的圖像投影至被測(cè)物上,根據(jù)圖像的形變情形,判斷被測(cè)物的表面形狀,,可以非??斓乃俣冗M(jìn)行掃描,,相對(duì)于一次測(cè)量一點(diǎn)的探頭,此種方法可以一次測(cè)量多點(diǎn)或大片區(qū)域,故能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。調(diào)變光(ModulatedLighting)調(diào)變光三維掃描儀在時(shí)間上連續(xù)性的調(diào)整光線的強(qiáng)弱,,常用的調(diào)變方式是周期性的正弦波。借由觀察視頻每個(gè)像素的亮度變化與光的相位差,,即可推算距離深度,。調(diào)變光源可采用激光或投影機(jī),而激光光能達(dá)到極高之精確度,,然而這種方法對(duì)于噪聲相當(dāng)敏感,。借助人類視覺(jué)系統(tǒng)之獨(dú)特性能,輔助完成重建程序,。
手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過(guò)上述的三角形測(cè)距法建構(gòu)出3D圖形:透過(guò)手持式設(shè)備,對(duì)待測(cè)物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線性激光光,。以兩個(gè)或兩個(gè)以上的偵測(cè)器(電耦組件或位置感測(cè)組件)測(cè)量待測(cè)物的表面到手持激光產(chǎn)品的距離,,通常還需要借助特定引用點(diǎn)-通常是具黏性、可反射的貼片-用來(lái)當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用,。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù),,會(huì)被導(dǎo)入電腦中,并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型,。手持式激光掃描儀,,通常還會(huì)綜合被動(dòng)式掃描(可見(jiàn)光)獲得的數(shù)據(jù)(如待測(cè)物的結(jié)構(gòu)、色彩分布),,建構(gòu)出更完整的待測(cè)物3D模型,。結(jié)構(gòu)光源(StructuredLighting)將一維或二維的圖像投影至被測(cè)物上,根據(jù)圖像的形變情形,,判斷被測(cè)物的表面形狀,,可以非常快的速度進(jìn)行掃描,,相對(duì)于一次測(cè)量一點(diǎn)的探頭,,此種方法可以一次測(cè)量多點(diǎn)或大片區(qū)域,故能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量,。這類被動(dòng)式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜,。揚(yáng)州本地高精度反向定位掃描儀產(chǎn)業(yè)
光滑程度(smoothness)以及更多限制來(lái)求得精確的解。南京巨型高精度反向定位掃描儀認(rèn)真負(fù)責(zé)
早期由B.K.P.Horn等學(xué)者提出,,使用視頻像素的亮度值代入預(yù)先設(shè)計(jì)之色度模型中求解,,方程式之解即深度信息,。由于方程組中的未知數(shù)多過(guò)限制條件,因此須借由更多假設(shè)條件縮小解集之范圍,。例如加入表面可微分性質(zhì)(differentiability),、曲率限制(curvatureconstraint)、光滑程度(smoothness)以及更多限制來(lái)求得精確的解,。此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法,。立體光學(xué)法(PhotometricStereo)為了彌補(bǔ)光度成形法中單張照片提供之信息不足,立體光學(xué)法采用一個(gè)相機(jī)拍攝多張照片,,這些照片的拍攝角度是相同的,,其中的差別是光線的照明條件。**簡(jiǎn)單的立體光學(xué)法使用三盞光源,,從三個(gè)不同的方向照射待測(cè)物,,每次*打開(kāi)一盞光源。南京巨型高精度反向定位掃描儀認(rèn)真負(fù)責(zé)
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