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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(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)??煞瓷涞馁N片-用來當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用,。鹽城進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過上述的三角形測(cè)距法建構(gòu)出3D圖形:透過手持式設(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(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,。揚(yáng)州替換高精度便攜式三坐標(biāo)施工經(jīng)過向量場(chǎng)的積分后即可得到三維模型,。
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,。
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(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)每秒一萬至五百萬次,。非接觸主動(dòng)式掃描主動(dòng)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(jì)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,。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。
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。搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型,。徐州特殊高精度便攜式三坐標(biāo)認(rèn)真負(fù)責(zé)
光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解,。鹽城進(jìn)口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}鹽城進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
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