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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(duì)位置或?qū)⑽矬w放置于電動(dòng)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(gè)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(duì)(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(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,。使用可見光視頻達(dá)成重建的方法,,又稱做基于機(jī)器視覺(vision-based)的方式,是***機(jī)器視覺研究主流之一,。一般使用區(qū)塊比對(duì)(block matching)或?qū)O幾何(epipolar geometry)算法達(dá)成,。南通特殊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(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(chǎng)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。南通特殊高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型,。
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(zhǎng)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。
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(cè)量的是距離,。由于測(cè)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,。另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法,。
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(chǎng)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(shí),,重建后將丟失三維信息,。常見的方式是將待測(cè)物放置于電動(dòng)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。乃是在定點(diǎn)上拍攝四周視頻使之得以重建場(chǎng)景環(huán)境,。常州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)密度
此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法,。南通特殊高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
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}南通特殊高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
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