三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的點(diǎn)云(pointcloud),,這些點(diǎn)可用來插補(bǔ)成物體的表面形狀,,越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建更精確的模型(這個(gè)過程稱做三維重建)。若掃描儀能夠獲取表面顏色,,則可進(jìn)一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖,,亦即所謂的材質(zhì)印射(texturemapping),。三維掃描儀可類比為照相機(jī),它們的視線范圍都呈現(xiàn)圓錐狀,,信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi),。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息,而三維掃描儀測量的是距離,。由于測得的結(jié)果含有深度信息,,因此常以深度視頻(depthimage)或距離視頻(rangedimage)稱之。借助人類視覺系統(tǒng)之獨(dú)特性能,,輔助完成重建程序,。南京代理高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
時(shí)差測距(Time-of-Flight)時(shí)差測距(time-of-flight,或稱'飛時(shí)測距')的3D激光掃描儀是一種主動(dòng)式(active)的掃描儀,其使用激光光探測目標(biāo)物,。圖中的光達(dá)即是一款以時(shí)差測距為主要技術(shù)的激光測距儀(laserrangefinder),。此激光測距儀確定儀器到目標(biāo)物表面距離的方式,是測定儀器所發(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},。顯而易見的,,時(shí)差測距式的3D激光掃描儀,其量測精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測時(shí)間{\displaystylet}淮安進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,,故能用于動(dòng)態(tài)測量,。
手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過上述的三角形測距法建構(gòu)出3D圖形:透過手持式設(shè)備,對(duì)待測物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線性激光光,。以兩個(gè)或兩個(gè)以上的偵測器(電耦組件或位置感測組件)測量待測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(可見光)獲得的數(shù)據(jù)(如待測物的結(jié)構(gòu)、色彩分布),,建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。結(jié)構(gòu)光源(StructuredLighting)將一維或二維的圖像投影至被測物上,,根據(jù)圖像的形變情形,,判斷被測物的表面形狀,可以非??斓乃俣冗M(jìn)行掃描,,相對(duì)于一次測量一點(diǎn)的探頭,此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,,故能用于動(dòng)態(tài)測量,。
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,。非接觸被動(dòng)式掃描被動(dòng)式掃描儀本身并不發(fā)射任何輻射線(如激光),而是以測量由待測物表面反射周遭輻射線的方法,,達(dá)到預(yù)期的效果,。由于環(huán)境中的可見光輻射,是相當(dāng)容易獲取并利用的,,大部分這類型的掃描儀以偵測環(huán)境的可見光為主,。但相對(duì)于可見光的其他輻射線,如紅外線,,也是能被應(yīng)用于這項(xiàng)用途的,。因?yàn)榇蟛糠智闆r下,被動(dòng)式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支持,,這類被動(dòng)式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜,。建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。
立體視覺法(Stereoscopic)傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)使用兩個(gè)放在一起的攝影機(jī),,平行注視待重建之物體,。此方法在概念上,類似人類借由雙眼感知的視頻相疊推算深度[1](當(dāng)然實(shí)際上人腦對(duì)深度信息的感知?dú)v程復(fù)雜許多),,若已知兩個(gè)攝影機(jī)的彼此間距與焦距長度,,而截取的左右兩張圖片又能成功疊合,則深度信息可迅速推得,。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析(correspondenceanalysis),,一般使用區(qū)塊比對(duì)(blockmatching)或?qū)O幾何(epipolargeometry)算法達(dá)成。使用兩個(gè)攝影機(jī)的立體視覺法又稱做雙眼視覺法(binocular),,另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法,。色度成形法(ShapefromShading)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)以及更多限制來求得精確的解,。此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法,。光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解。蘇州微型高精度便攜式三坐標(biāo)施工
被動(dòng)式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支持,這類被動(dòng)式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜,。南京代理高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
色度成形法(ShapefromShading)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物,,每次*打開一盞光源,。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學(xué)中的完美漫射(perfectdiffusion)模型解出物體表面的梯度向量(gradients),經(jīng)過向量場的積分后即可得到三維模型,。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertiansurface)的物體,。南京代理高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
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