時差測距(Time-of-Flight)時差測距(time-of-flight,,或稱'飛時測距')的3D激光掃描儀是一種主動式(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間換算而得。即儀器發(fā)射一個激光光脈沖,,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,并記錄時間,。由于光速(speedoflight){\displaystylec}為一已知條件,,光信號往返一趟的時間即可換算為信號所行走的距離,此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍,,故若令{\displaystylet}為光信號往返一趟的時間,,則光信號行走的距離等于{\displaystyle(c\cdott)/2}。顯而易見的,,時差測距式的3D激光掃描儀,,其量測精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測時間{\displaystylet},因?yàn)榇蠹s3.3皮秒(picosecond,;微微秒)的時間,,光信號就走了1毫米。一般使用區(qū)塊比對(block matching)或?qū)O幾何(epipolar geometry)算法達(dá)成,?;窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x排行榜
調(diào)變光(ModulatedLighting)調(diào)變光三維掃描儀在時間上連續(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,,然而這種方法對于噪聲相當(dāng)敏感。非接觸被動式掃描被動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,,被動式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支持,,這類被動式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜。南京特殊高精度反向定位掃描儀認(rèn)真負(fù)責(zé)此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法,。
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,從三個不同的方向照射待測物,,每次*打開一盞光源,。
光信號往返一趟的時間即可換算為信號所行走的距離,此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍,,故若令{\displaystylet}為光信號往返一趟的時間,,則光信號行走的距離等于{\displaystyle(c\cdott)/2}。顯而易見的,,時差測距式的3D激光掃描儀,,其量測精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測時間{\displaystylet},因?yàn)榇蠹s3.3皮秒(picosecond,;微微秒)的時間,,光信號就走了1毫米。激光測距儀每發(fā)一個激光信號只能測量單一點(diǎn)到儀器的距離,。因此,,掃描儀若要掃描完整的視野(fieldofview),就必須使每個激光信號以不同的角度發(fā)射,。而此款激光測距儀即可透過本身的水平旋轉(zhuǎn)或系統(tǒng)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)鏡(rotatingmirrors)達(dá)成此目的,。旋轉(zhuǎn)鏡由于較輕便、可快速環(huán)轉(zhuǎn)掃描,、且精度較高,,是較廣泛應(yīng)用的方式。典型時差測距式的激光掃描儀,每秒約可量測10,000到100,000個目標(biāo)點(diǎn),。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,。
三角測距(Triangulation)三角測距3D激光掃描儀,,也是屬于以激光光去偵測環(huán)境情的主動式掃描儀。相對于飛時測距法,,三角測距法3D激光掃描儀發(fā)射一道激光到待測物上,,并利用攝影機(jī)查找待測物上的激光光點(diǎn)。隨著待測物(距離三角測距3D激光掃描儀)距離的不同,,激光光點(diǎn)在攝影機(jī)畫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)成一個三角形。在這個三角形中,,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,。透過攝影機(jī)畫面中激光光點(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三角形,,并可計算出待測物的距離,。在很多案例中,以**形激光條紋取代單一激光光點(diǎn),,將激光條紋對待測物作掃描,,大幅加速了整個測量的進(jìn)程。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測距激光掃描技術(shù)的協(xié)會之一(1978),。光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解,。淮安什么是高精度反向定位掃描儀概念設(shè)計
這類被動式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜,?;窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x排行榜
接觸式掃描接觸式三維掃描儀透過實(shí)際觸碰物體表面的方式計算深度,如座標(biāo)測量機(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),然而因其在掃描過程中必須接觸物體,,待測物有遭到探針破壞損毀之可能,,因此不適用于高價值對象如古文物,、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的時間,,現(xiàn)今**快的座標(biāo)測量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測量,而光學(xué)技術(shù)如激光掃描儀運(yùn)作頻率則高達(dá)每秒一萬至五百萬次,。非接觸主動式掃描主動式掃描是指將額外的能量投射至物體,借由能量的反射來計算三維空間信息,。常見的投射能量有一般的可見光,、高能光束、超音波與X射線,?;窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x排行榜
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