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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。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的時(shí)間,,現(xiàn)今**快的座標(biāo)測量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測量,,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。建構(gòu)出更完整的待測物3D模型,。揚(yáng)州本地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距法建構(gòu)出3D圖形:透過手持式設(shè)備,,對(duì)待測物發(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(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(duì)于一次測量一點(diǎn)的探頭,,此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,,故能用于動(dòng)態(tài)測量。鹽城巨型高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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,。
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(shí),,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(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。
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(dòng)式掃描儀,。相對(duì)于飛時(shí)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(jī)查找待測物上的激光光點(diǎn),。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(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)待測物作掃描,大幅加速了整個(gè)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(huì)之一(1978),。此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,故能用于動(dòng)態(tài)測量,。
時(shí)差測距(Time-of-Flight)時(shí)差測距(time-of-flight,,或稱'飛時(shí)測距')的3D激光掃描儀是一種主動(dòng)式(active)的掃描儀,其使用激光光探測目標(biāo)物,。圖中的光達(dá)即是一款以時(shí)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(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(shí)間{\displaystylet}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,。南通替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
乃是在定點(diǎn)上拍攝四周視頻使之得以重建場景環(huán)境。揚(yáng)州本地高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
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的時(shí)間,,現(xiàn)今**快的座標(biāo)測量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測量,,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,。揚(yáng)州本地高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)
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