由于三維掃描儀的掃描范圍有限,,因此常需要變換掃描儀與物體的相對位置或?qū)⑽矬w放置于電動轉(zhuǎn)盤(turnabletable)上,,經(jīng)過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個片面模型集成的技術(shù)稱做視頻配準(zhǔn)(imageregistration)或?qū)R(alignment),,其中涉及多種三維比對(3D-matching)方法,。三維掃描儀分類為接觸式(contact)與非接觸式(non-contact)兩種,后者又可分為主動掃描(active)與被動掃描(passive),,這些分類下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法,。使用可見光視頻達(dá)成重建的方法,又稱做基于機器視覺(vision-based)的方式,,是***機器視覺研究主流之一,。建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。徐州替換高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計
立體視覺法(Stereoscopic)傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)使用兩個放在一起的攝影機,,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)然實際上人腦對深度信息的感知歷程復(fù)雜許多),,若已知兩個攝影機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(blockmatching)或?qū)O幾何(epipolargeometry)算法達(dá)成,。使用兩個攝影機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,。南京使用高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機的延伸方法。
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,,相對于一次測量一點的探頭,此種方法可以一次測量多點或大片區(qū)域,,故能用于動態(tài)測量,。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,,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。
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,,對待測物發(fā)射出激光光點或線性激光光,。以兩個或兩個以上的偵測器(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-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,通常還會綜合被動式掃描(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,,可以非常快的速度進(jìn)行掃描,,相對于一次測量一點的探頭,,此種方法可以一次測量多點或大片區(qū)域,故能用于動態(tài)測量,。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。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。輪廓法此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構(gòu)成三維形體,。當(dāng)物體的部分表面無法在輪廓線上展現(xiàn)時,,重建后將丟失三維信息。常見的方式是將待測物放置于電動轉(zhuǎn)盤上,,每次旋轉(zhuǎn)一小角度后拍攝其視頻,,再經(jīng)由視頻處理技巧去除背景并取出輪廓線條,搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型,。一般使用區(qū)塊比對(block matching)或?qū)O幾何(epipolar geometry)算法達(dá)成,。揚州替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計
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,。徐州替換高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計
三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的點云(pointcloud),,這些點可用來插補成物體的表面形狀,越密集的點云可以創(chuàng)建更精確的模型(這個過程稱做三維重建),。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,,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,。徐州替換高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計
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