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,,并利用攝影機查找待測物上的激光光點。隨著待測物(距離三角測距3D激光掃描儀)距離的不同,,激光光點在攝影機畫面中的位置亦有所不同,。這項技術(shù)之所以被稱為三角型測距法,是因為激光光點,、攝影機,,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,。透過攝影機畫面中激光光點的位置,,我們可以決定出攝影機位于三角形中的角度。這三項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,,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),。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,。南京替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)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,。徐州推廣高精度便攜式三坐標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。
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,。
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,。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,。光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解。
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}因為大約3.3皮秒(picosecond,;微微秒)的時間,光信號就走了1毫米,。常州特殊高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計
經(jīng)過向量場的積分后即可得到三維模型,。南京替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計
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??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,。南京替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計
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