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(huà)面中的位置亦有所不同。這項(xiàng)技術(shù)之所以被稱(chēng)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(guò)攝影機(jī)畫(huà)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),。一般使用區(qū)塊比對(duì)(block matching)或?qū)O幾何(epipolar geometry)算法達(dá)成,。南京進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)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(guò)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(lái)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(xiàn)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(kāi)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(guò)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。徐州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)互惠互利建構(gòu)出更完整的待測(cè)物3D模型,。
立體視覺(jué)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(lèi)似人類(lèi)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(lài)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(jué)法又稱(chēng)做雙眼視覺(jué)法(binocular),,另有三眼視覺(jué)(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(guò)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(lái)求得精確的解,。此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法,。
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(xiàn)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(xiàn)(如激光),,而是以測(cè)量由待測(cè)物表面反射周遭輻射線(xiàn)的方法,,達(dá)到預(yù)期的效果。由于環(huán)境中的可見(jiàn)光輻射,,是相當(dāng)容易獲取并利用的,,大部分這類(lèi)型的掃描儀以偵測(cè)環(huán)境的可見(jiàn)光為主。但相對(duì)于可見(jiàn)光的其他輻射線(xiàn),,如紅外線(xiàn),,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(lèi)被動(dòng)式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜。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,。
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(pán)(turnabletable)上,,經(jīng)過(guò)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(chēng)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(lèi)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(lèi)下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法,。使用可見(jiàn)光視頻達(dá)成重建的方法,又稱(chēng)做基于機(jī)器視覺(jué)(vision-based)的方式,,是***機(jī)器視覺(jué)研究主流之一,。因?yàn)榇蠹s3.3皮秒(picosecond,;微微秒)的時(shí)間,光信號(hào)就走了1毫米,。徐州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)互惠互利
另有三眼視覺(jué)(trinocular)與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法,。南京進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過(guò)上述的三角形測(cè)距法建構(gòu)出3D圖形:透過(guò)手持式設(shè)備,對(duì)待測(cè)物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線(xiàn)性激光光,。以?xún)蓚€(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(lái)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(jiàn)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,。南京進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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