Một máy quét ba chiều là một việc mua lại quét và 3D
Một máy quét ba chiều là một việc mua lại quét và 3D

3 डी स्कैनर


एक तीन आयामी स्कैनर एक उपकरण है कि वस्तुओं या प्रपत्र पर और संभवतः (रंग, बनावट) इन का प्रकटन पर सटीक जानकारी इकट्ठा करने के लिए उनके तत्काल पर्यावरण का विश्लेषण करती है। इस प्रकार एकत्रित डेटा तब विभिन्न प्रयोजनों के लिए छवियों के संश्लेषण में तीन आयामों (डिजिटल वस्तुओं) का निर्माण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता।
इन उपकरणों फिल्मों या वीडियो गेम के लिए मनोरंजन उद्योग द्वारा बड़े पैमाने पर प्रयोग किया जाता हैं। डिजिटल छवियाँ स्कैन किए गए ऑब्जेक्ट्स की 3 डी में भी औद्योगिक डिजाइन, कृत्रिम अंग के डिजाइन करने के लिए उपयोग किया जाता है, रिवर्स इंजीनियरिंग, गुणवत्ता (डिजिटल भंडार) नियंत्रण या सांस्कृतिक वस्तुओं के दस्तावेज़ीकरण के लिए।
Sans-संपर्क स्कैनर्स दो मुख्य श्रेणियों, सक्रिय और निष्क्रिय स्कैनर में subdivided किया जा कर सकते हैं। वे खुद आ में अपने प्रौद्योगिकीय सिद्धांत पर आधारित कई उपश्रेणियाँ।







Máy quét này có thể được sử dụng để quét nhà
Máy quét này có thể được sử dụng để quét nhà

Thời gian của chuyến bay laser máy quét


Máy quét Lidar này có thể được sử dụng để quét các tòa nhà, thành hệ địa chất, vv để tạo ra một mô hình ba chiều. Bán kính của nó được điều chỉnh trên một chân trời rất rộng: nhờ sự quay ngang của người đứng đầu, một tấm gương hướng theo chiều dọc. Các chùm tia laser được sử dụng để đo khoảng cách với các đối tượng đầu tiên cắt chùm tia
Máy quét 3D Lidar là một thiết bị hoạt động sử dụng tia laser để thăm dò các chủ đề. Ở trung tâm của các loại máy quét là một máy đo khoảng cách laser để tính toán khoảng cách trên bề mặt của đối tượng nghiên cứu bằng cách đếm thời gian cần thiết cho chuyến đi vòng xung các chùm tia laser phản chiếu.
Kể từ khi tốc độ của ánh sáng c được biết đến, thời gian để xác định khoảng cách đi du lịch bằng ánh sáng, mà là hai lần khoảng cách giữa các máy quét và bề mặt. Rõ ràng, thời gian của chuyến bay laser máy quét độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của đo lường trở lại thời gian t, 3.3 picoseconds là khoảng thời gian thực hiện bởi ánh sáng để đi du lịch một milimét.

Laser range finder phát hiện chỉ có một điểm tại một thời điểm trong trỏ nó. Để làm điều này, các thiết bị quét tất cả các lĩnh vực của tầm nhìn điểm-by-quan điểm của mình và phải thay đổi hướng của nó nhìn vào mỗi biện pháp. Nó có thể được thay đổi bằng cách quay của camera chính nó hoặc bằng cách sử dụng một hệ thống quay gương. Phương pháp cuối cùng này là phổ biến nhất được sử dụng bởi vì gương nhẹ hơn và có thể thay đổi hướng nhanh hơn với độ chính xác hơn.
Thời gian của chuyến bay máy quét 3D có thể đo khoảng cách từ 10 000 đến 100 000 điểm mỗi giây.









Các máy quét phát ra tia laser mà tiếp xúc với các đối tượng, được phản ánh lại cho các máy quét laser
Các máy quét phát ra tia laser mà tiếp xúc với các đối tượng, được phản ánh lại cho các máy quét laser

Giai đoạn chuyển đổi máy quét laser


Công nghệ khác được sử dụng bởi các máy quét laser để đo khoảng cách là thước đo của giai đoạn chuyển đổi. Các máy quét phát ra tia laser mà tiếp xúc với các đối tượng, được phản ánh lại cho các máy quét laser. Các bước sóng của bức xạ laser khác nhau tùy thuộc vào nhà cung cấp. Gương các máy quét trả về các chùm tia laser theo chiều dọc hướng tới đối tượng tương tự. Góc thẳng đứng được mã hóa cùng một lúc như đo khoảng cách.

Các máy quét laser quay về bản thân để ngang 360 °. Góc ngang được tính đồng thời với đo khoảng cách. Khoảng cách và góc độ dọc và ngang cho một tọa độ cực (δ, α, β) đó chuyển đổi sang hệ tọa độ Descartes (x, y, z). Một số laser máy quét sử dụng đo lường giai đoạn thay đổi công nghệ đo khoảng cách tới một bề mặt. Thiết bị dự án một chùm tia laser hồng ngoại mà trở về với máy quét bởi sự phản ánh. Nó sẽ tính toán khoảng cách đến mm gần nhất bằng cách phân tích giai đoạn giữa phát ra tia và nhận được bán kính thay đổi.
Laser một làn sóng sin được biết đến truyền bởi một nguồn laser.
Đó là những ' ánh sáng phát ra. Một phần của các chùm tia laser được phản ánh trở lại từ mục tiêu để các nguồn. Được gọi là \ánh sáng trở lại.\ Giai đoạn này \trở lại ánh sáng\ được so sánh với rằng của ánh sáng phát ra được biết đến để xác định lịch sử\của ánh sáng\. Sự khác biệt giữa hai đỉnh núi được gọi là \giai đoạn thay đổi\. Sự thay đổi pha thu được tương ứng với 2π x thời gian bay x tần số điều chế. Giai đoạn chuyển đổi máy quét thường nhanh hơn và chính xác hơn so với 3D trong thời gian của chuyến bay máy quét laser, nhưng họ có một phạm vi nhỏ hơn.









Máy quét laser triangulation là một máy quét hoạt động sử dụng laser ánh sáng để thăm dò các môi trường
Máy quét laser triangulation là một máy quét hoạt động sử dụng laser ánh sáng để thăm dò các môi trường

Máy quét bởi triangulation


Các nguyên tắc của việc sử dụng máy dò laser triangulation. Hai vị trí của đối tượng được hiển thị.
Các máy quét laser triangulation là một máy quét hoạt động sử dụng laser ánh sáng để thăm dò các môi trường của nó. Ông điểm đến chủ đề với một tia đối với từng chuyến bay thời gian và sử dụng một máy ảnh để xác định vị trí điểm. Khoảng cách đến một bề mặt, khi xuất hiện ở một vị trí khác nhau trong lĩnh vực của tầm nhìn của máy ảnh. Kỹ thuật này được gọi là triangulation vì điểm laser, camera và laser emitter tạo thành một hình tam giác. Chiều dài của một bên là hình tam giác, khoảng cách giữa máy ảnh và laser emitter được biết đến.
Góc bên cạnh laser emitter cũng được biết đến.
Góc ở mặt bên của máy ảnh có thể được xác định bằng cách nhìn vào vị trí của dấu chấm laser trong lĩnh vực của tầm nhìn của máy ảnh. Những dữ liệu này ba xác định hình dạng và kích thước của hình tam giác và cung cấp cho các vị trí của các điểm laser. Trong hầu hết trường hợp, tia laser hơn là một ban nhạc thời điểm, quét các đối tượng để tăng tốc quá trình thu mua. Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canada là một trong các viện nghiên cứu đầu tiên để phát triển một công nghệ quét dựa trên triangulation trong 19782.








Trong một hệ thống conoscopic một chùm tia laser được chiếu lên một bề mặt
Trong một hệ thống conoscopic một chùm tia laser được chiếu lên một bề mặt

Conoscopic holography


Trong một hệ thống conoscopic một chùm tia laser được chiếu lên một bề mặt, sau đó phản ánh qua các chùm tia cùng đi qua một tinh thể birefringent được gửi trên một cảm biến CCD. Tần số nhiễu xạ mô hình có thể được phân tích cú pháp và được sử dụng để xác định khoảng cách từ bề mặt. Các lợi thế chính của conoscopic holography là collinearity, tức là một chùm đơn (chuyến đi vòng) là cần thiết cho các phép đo để ví dụ như đo độ sâu của lỗ khoan mịn đó là không thể bởi triangulation.









Hướng dẫn sử dụng laser máy quét tạo hình ảnh 3D từ các nguyên tắc của triangulation
Hướng dẫn sử dụng laser máy quét tạo hình ảnh 3D từ các nguyên tắc của triangulation

Hướng dẫn sử dụng máy quét


Hướng dẫn sử dụng laser máy quét tạo hình ảnh 3D từ các nguyên tắc triangulation mô tả ở trên: một điểm hoặc một đường dây laser được chiếu lên một đối tượng bằng cách sử dụng một thiết bị hướng dẫn sử dụng và một bộ cảm biến (thông thường một CCD cảm biến hoặc vị trí nhạy cảm thiết bị) đo khoảng cách từ bề mặt.

Vị trí được ghi lại chống lại một hệ tọa độ nội bộ và máy quét là di chuyển vị trí của nó sau đó phải được đo. Vị trí có thể được xác định bởi máy quét bằng cách sử dụng cue điểm tính năng trên bề mặt được quét (thông thường của keo dải phản xạ) hoặc bằng cách sử dụng một phương pháp theo dõi bên ngoài. Các đơn vị chịu trách nhiệm về nhận dạng này đi kèm trong các hình thức của một máy đo 3 chiều được trang bị với một máy ảnh kết hợp (để xác định hướng của máy quét) hoặc như một thiết bị cho Photogrammetry sử dụng ba hoặc nhiều hơn máy ảnh đến 6 bậc tự do của máy quét.
Cả hai kỹ thuật có xu hướng sử dụng đèn LED hồng ngoại được tích hợp vào máy quét đó cảm nhận của máy ảnh (s) thông qua các bộ lọc để xem họ mặc dù ánh sáng môi trường xung quanh.

Thông tin được thu thập bởi một máy tính và ghi lại là tọa độ của điểm trong không gian ba chiều, bằng cách sử dụng một máy tính xử lý có thể được chuyển đổi bởi triangulation một vải và sau đó trong một mô hình máy tính, thông thường trong các hình thức bề mặt NURBS. Máy quét laser cầm tay có thể kết hợp dữ liệu này với thụ động, ánh sáng nhìn thấy được - có ghi lại các kết cấu và màu sắc - để khôi phục lại (xem kỹ thuật đảo ngược) một mô hình 3D.










Các máy quét 3D có cấu trúc ánh sáng dự án một mô hình ánh sáng trên các chủ đề
Các máy quét 3D có cấu trúc ánh sáng dự án một mô hình ánh sáng trên các chủ đề

Cấu trúc ánh sáng quét


Các máy quét 3D có cấu trúc ánh sáng dự án một mô hình ánh sáng trên các chủ đề và quan sát biến dạng. Các mô hình có thể một hoặc hai chiều.
Lấy ví dụ của một dòng như là một chiều. Nó dự kiến vào các chủ đề bằng cách sử dụng một máy chiếu video LCD hoặc laser. Máy chiếu hơi tắt máy ảnh, ghi lại dị tật của mình. Một kỹ thuật tương tự như triangulation được sử dụng để tính toán khoảng cách, và do đó vị trí của điểm đại diện. Mặt đất quét lĩnh vực của tầm nhìn để đăng ký, một ban nhạc tại một thời điểm, thông tin liên quan đến khoảng cách.
Bây giờ lấy ví dụ một motif ở dạng lưới hoặc ban nhạc. Một máy ảnh được sử dụng để ghi lại các biến và một chương trình máy tính phức tạp được sử dụng để tính toán các khoảng cách của các điểm gọi mặt đất này. Sự phức tạp là do sự mơ hồ. Có một nhóm các sọc dọc, quét ngang một chủ đề. Trong trường hợp đơn giản nhất, những phân tích dựa trên giả định rằng các trình tự của các ban nhạc có thể nhìn thấy từ bên trái phải phù hợp với mà hình ảnh dự kiến laser, trong một cách mà những hình ảnh của ban nhạc the tận cùng bên trái là hình chiếu laser đầu tiên, đây là lần thứ hai và vân vân.

Trong trường hợp của mục tiêu không nhỏ có lỗ, occlusions, thay đổi nhanh chóng sâu, Tuy nhiên, theo thứ tự nhất thiết phải kiểm tra băng nhóm thường ẩn và thậm chí có thể xuất hiện theo một thứ tự khác nhau, dẫn đến một sự mơ hồ của laser ban nhạc.
Vấn đề cụ thể này gần đây đã được giải quyết bởi một tiến công nghệ được gọi là Multistripe laser Triangulation (MLT). Cấu trúc ánh sáng 3D quét vẫn còn là một khu vực hoạt động nghiên cứu dẫn đến nhiều ấn phẩm mỗi năm.
Điểm mạnh của các máy quét 3D có cấu trúc ánh sáng là tốc độ của nó. Thay vì quét một điểm tại một thời điểm, họ quét toàn bộ lĩnh vực của tầm nhìn tại một thời điểm. Điều này hạn chế hoặc loại bỏ các vấn đề biến dạng liên kết với các phong trào. Hệ thống hiện có có thể quét các đối tượng chuyển động trong thời gian thực. Gần đây, Song trương và Peisen Huang của đại học Stony Brook đã phát triển một máy bay bằng cách sử dụng một phép chiếu kỹ thuật số rìa và một kỹ thuật đồ pha (cấu trúc ánh sáng phương pháp khác).
Hệ thống này có khả năng nắm bắt, tái tạo lại và đưa ra các chi tiết của đối tượng cong vênh trong thời gian (như là một biểu hiện trên khuôn mặt) ở một tần số 40 khung hình / giây.









Các máy quét 3D đồ ánh sáng chiếu sáng các chủ đề bằng cách sử dụng một ánh sáng thay đổi
Các máy quét 3D đồ ánh sáng chiếu sáng các chủ đề bằng cách sử dụng một ánh sáng thay đổi

Đồ máy quét nhẹ


Các máy quét 3D đồ ánh sáng chiếu sáng các chủ đề bằng cách sử dụng một ánh sáng thay đổi. Thông thường, nguồn ánh sáng có một chu kỳ mà trong đó biên độ mô tả một mô hình Sin. Một máy ảnh phát hiện ánh sáng phản chiếu, các biện pháp tầm quan trọng của các biến thể của nó và xác định khoảng cách ánh sáng đã đi du lịch.
Ánh sáng đồ cũng cho phép các máy quét để bỏ qua nguồn ánh sáng khác hơn tia laser, do đó có là không có sự can thiệp.









Máy quét 3D thụ động không tiếp xúc dựa trên những phát hiện phản xạ bức xạ môi trường xung quanh
Máy quét 3D thụ động không tiếp xúc dựa trên những phát hiện phản xạ bức xạ môi trường xung quanh

Quét không thụ động liên hệ


Máy quét bị động mà không cần liên hệ, như là nhà phát hành của bất kỳ loại bức xạ, dựa trên những phát hiện phản xạ bức xạ môi trường xung quanh. Các máy quét hầu hết loại này phát hiện có thể nhìn thấy ánh sáng bởi vì nó là ngay lập tức có sẵn. Các loại khác của bức xạ, chẳng hạn như tia hồng ngoại cũng có thể được sử dụng. Phương pháp thụ động có thể được giá rẻ, bởi vì trong đa số trường hợp họ không yêu cầu bất kỳ thiết bị truyền dẫn cụ thể.









Máy quét 3D Stereoscopic sử dụng hai máy quay video
Máy quét 3D Stereoscopic sử dụng hai máy quay video

Stereoscopic máy quét


Stereoscopic hệ thống sử dụng thường là hai máy ảnh video, một chút khoảng cách, trỏ đến cùng một cảnh. Bằng cách phân tích sự khác biệt nhỏ giữa các hình ảnh của hai thiết bị, nó có thể để xác định khoảng cách của mỗi điểm của hình ảnh. Phương pháp này được dựa trên tầm nhìn stereoscopic humaine5.









Sử dụng các loại máy quét 3D phác thảo tạo ra từ một chuỗi các bức ảnh chụp xung quanh một đối tượng trong không gian ba chiều
Sử dụng các loại máy quét 3D phác thảo tạo ra từ một chuỗi các bức ảnh chụp xung quanh một đối tượng trong không gian ba chiều

Máy quét hình bóng


Các loại máy quét 3D sử dụng phác thảo tạo ra từ một chuỗi các bức ảnh chụp xung quanh một đối tượng ba chiều chống lại một nền tương phản. Những bóng được tách ra từ nền tảng của họ và lắp ráp lại với nhau để những người khác tại địa điểm của các trục quay của máy ảnh để tạo thành một \thân hình\ một xấp xỉ của đối tượng. Với các loại kỹ thuật tất cả các loại bề lom của đối tượng - như bên trong một cái bát - không được phát hiện.


Máy quét đòi hỏi phải có sự hỗ trợ của người sử dụng
Có các phương pháp khác, dựa trên phát hiện và xác định với sự hỗ trợ các đặc tính người sử dụng và tạo thành một loạt các hình ảnh khác nhau của một đối tượng, cho phép để xây dựng một xấp xỉ của nó. Loại kỹ thuật này là hữu ích để nhanh chóng đạt được một xấp xỉ của một đối tượng bao gồm các hình dạng đơn giản như các tòa nhà. Gói thương mại khác nhau có khả năng như iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

Các loại máy quét 3D dựa trên các nguyên tắc của Photogrammetry. Bằng cách nào đó họ sử dụng một phương pháp tương tự với tầm nhìn toàn cảnh nhiếp ảnh, điều này hầu như thay thế để có hình ảnh từ một điểm cố định để có một toàn cảnh, một loạt các hình ảnh từ các điểm khác nhau đưa đến một vật cố định để sao chép nó.

Mô hình của các dữ liệu được thu thập bởi các máy quét
Scatter được sản xuất bởi máy quét 3D thường không được sử dụng như những gì. Hầu hết các ứng dụng không trực tiếp sử dụng, nhưng sử dụng thay vì một mô hình 3D. Điều này ngụ ý ví dụ thông qua một 3D polygonal mô hình để xác định và kết nối điểm liền kề để tạo ra một bề mặt liên tục. Một số lớn các thuật toán có sẵn cho công việc này (ví dụ: photomodeler, imagemodel).