時(shí)差測(cè)距(Time-of-Flight)時(shí)差測(cè)距(time-of-flight,或稱(chēng)'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(jiàn)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},,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,。一般使用區(qū)塊比對(duì)(block matching)或?qū)O幾何(epipolar geometry)算法達(dá)成?;窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x概念設(shè)計(jì)
接觸式掃描接觸式三維掃描儀透過(guò)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(guò)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(wàn)至五百萬(wàn)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(lái)計(jì)算三維空間信息。常見(jiàn)的投射能量有一般的可見(jiàn)光,、高能光束,、超音波與X射線。南通替換高精度反向定位掃描儀互惠互利這類(lèi)被動(dòng)式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜,。
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(jiàn)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},,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,。激光測(cè)距儀每發(fā)一個(gè)激光信號(hào)只能測(cè)量單一點(diǎn)到儀器的距離,。因此,掃描儀若要掃描完整的視野(fieldofview),,就必須使每個(gè)激光信號(hào)以不同的角度發(fā)射,。而此款激光測(cè)距儀即可透過(guò)本身的水平旋轉(zhuǎn)或系統(tǒng)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)鏡(rotatingmirrors)達(dá)成此目的。旋轉(zhuǎn)鏡由于較輕便,、可快速環(huán)轉(zhuǎn)掃描,、且精度較高,是較廣泛應(yīng)用的方式,。典型時(shí)差測(cè)距式的激光掃描儀,,每秒約可量測(cè)10,000到100,000個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。
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??斓乃俣冗M(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,。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。因此常以深度視頻(depth image)或距離視頻(ranged image)稱(chēng)之,。
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,。光滑程度(smoothness)以及更多限制來(lái)求得精確的解。無(wú)錫特殊高精度反向定位掃描儀類(lèi)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,?;窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x概念設(shè)計(jì)
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?;窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x概念設(shè)計(jì)
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