Trimatis skeneris yra skenavimo ir 3D įsigijimas
Trimatis skeneris yra skenavimo ir 3D įsigijimas

3D skeneris


Trimatis skeneris yra prietaisas, kuris analizuoja objektų ar jų artimiausioje aplinkoje surinkti konkrečią informaciją, formą ir išvaizdą (spalvą, tekstūrą) iš šių. Surinktus duomenis, tada galima sukurti CGI trimatis (skaitmeninių objektų) įvairiems tikslams.

Šie prietaisai yra naudojama daug pramogų pramonės filmus ar vaizdo žaidimus. Skaitmeninių vaizdų nuskaitytų objektų 3D taip pat naudojamos pramoninio dizaino, protezų dizainas, atvirkštinės inžinerijos, (skaitmeninė saugykla) kokybę valdymo ar kultūros objektų dokumentaciją.

Be kontaktų skaitytuvai gali būti suskirstytos į dvi pagrindines kategorijas: aktyvią ir pasyvią skaitytuvai. Jie patys į daug pakategores, remiantis jų technologijos principas.







Šis skaitytuvas gali būti naudojamas nuskaityti pastatai
Šis skaitytuvas gali būti naudojamas nuskaityti pastatai

Skeneris pagal skrydžio laikas


Šis Lidar skaitytuvą galima nuskaityti pastatų, geologinius klodus ir t. t. siekiant parengti trimatis modelis. Jos spindulys yra reguliuojama per labai platus Horizontas: dėka horizontalaus pasisukimo galvos, veidrodis nukreipia jį vertikaliai. Lazerio spindulys naudojamas išmatuoti atstumą su pirmojo objekto pjovimo spindulys


3D Lidar skaitytuvas yra aktyvus įrenginį, kuris naudoja lazerio spindulys zondas tema. Šio tipo skaitytuvas yra Lazerinis tolimatis nustatomas atstumas nuo paviršiaus objekto tirtą skaičiuoti laiką, kurio reikia grąžinti atspindėtas lazerio šviesos impulso.

Kadangi greitis šviesos c žinoma, laiko ma tavimo rezultatus, nustatomas atstumas keliavo iš šviesos, kuris yra dvigubai didesnis atstumas tarp skaitytuvo ir paviršiaus. Žinoma, Skeneris, padarytais laiko skrydžio tikslumas priklauso nuo grįžimo laiką t, žinant, kad 3.3 picoseconds yra apie laiką, sunaudotą šviesos keliauti vieno milimetro matavimo tikslumą.


Lazerinis tolimatis aptinka tik vieną tašką vienu metu ji yra nukreipta kryptimi. Norėdami tai padaryti, prietaisas nuskaito visas jo laukas papunkčiui ir pakeisti jos kryptis į kiekvieną priemonę. Jį galima pakeisti sukimosi į kamerą pati arba naudojant sistema sukasi veidrodžiai. Šį metodą yra dažniausiai naudojami, nes veidrodžiai yra lengvesnis ir gali pakeisti kryptį greičiau su didesnio tikslumo.
Laikas skrydžio 3D skenerių gali išmatuoti atstumą 10 000 iki 100 000 taškų per sekundę.









Skaitytuvas skleidžia lazerio spindulį, kuris liečiasi su objektu, atsispindi lazerinis skeneris
Skaitytuvas skleidžia lazerio spindulį, kuris liečiasi su objektu, atsispindi lazerinis skeneris

Skaitytuvo fazės poslinkio


Kita technologija, naudojama lazerio skaitytuvai matuoti atstumus – fazės poslinkio rodiklis. Skaitytuvas skleidžia lazerio spindulį, kuris liečiasi su objektu, atsispindi lazerinis skeneris. Bangos ilgio lazerio spinduliuotę priklauso nuo paslaugų teikėjo. Veidrodis skaitytuvo grąžina lazerio spindulį vertikaliai į tą patį objektą. Vertikalus kampas koduojama tuo pačiu metu kaip atstumo matavimas.


Lazerinis skaitytuvas pasukamas 360 ° kampu į save į horizontalią padėtį. Horizontalusis kampas apskaičiuojamas vienu metu su atstumo matavimas. Atstumas ir kampas vertikalia ir horizontalia duoti Polinė koordinačių (δ, α ir β), kuris buvo konvertuotas į Dekarto koordinačių (x, y, z). Kai kurie Lazeriniai skaitytuvai naudoti etapas perėjimas matavimo technologijos išmatuoti atstumą ant paviršiaus. Prietaiso numatomas apšvietus infraraudonuoju lazerio spinduliu, kuris grįžta į skaitytuvą atspindys. Ji apskaičiuoja atstumą iki artimiausio milimetro analizuojant fazės poslinkio skleidžiamos šviesos ir gautas spindulys.
Žinomas sinusinės bangos lazeris transliuojama iš lazerio šaltinio.


Tai \šviesos\. Kai lazerio spindulys atsispindi nuo taikinio prie šaltinio. Tai vadinama \atgal šviesos\. Šis \galinį šviesą\ etapas yra palyginti su šviesos stipris žinomas nustatyti šviesos istorija. Skirtumas tarp dviejų yra vadinamas \fazės poslinkio\. Gautas fazės poslinkio atitinka 2π x skrydžio laikas x dažnio moduliavimą. Etapas perėjimas skaitytuvai yra paprastai greičiau ir tiksliau nei 3D laiku skrydžio lazerinius skenerius, tačiau jie turi mažesnes galimybes.









Lazerinis trianguliacijos skaitytuvas yra aktyvus skaitytuvas, kad naudoja lazerio šviesa zondas savo aplinką
Lazerinis trianguliacijos skaitytuvas yra aktyvus skaitytuvas, kad naudoja lazerio šviesa zondas savo aplinką

Trianguliacijos skaitytuvas


Detektorius naudoja lazerio trianguliacijos principu. Dviejų padėčių objektas yra rodomas.

Lazerinis trianguliacijos skaitytuvas yra aktyvų skaitytuvą, kad taip pat naudoja lazerio šviesa zondas savo aplinkoje. Jis atkreipia dėmesį į su šviesos kaip ir vienas iš skrydžio laikas, dalykas ir naudoja fotoaparato rasti tos vietos. Priklausomai nuo atstumo, ant paviršiaus, taškas atsiranda kitoje vietoje kameros regėjimo lauke. Ši technika vadinama trianguliacija, nes taškų lazeris, kamera ir lazerio spinduolis sudaro trikampis. Trikampis pusės ilgis, atstumas tarp kameros ir lazerį yra žinomas.
Taip pat žinomas kampo pusėje lazerį.

Kampas šone fotoaparatas gali nustatyti vietos distancinio valdymo kameros regėjimo lauke. Šie trys duomenys nustatyti formos ir matmenų trikampis ir suteikti lazerio taško vietą. Dažniausiai lazeriu vietoj laikotarpio juostos, nuskaito objekto įsigijimo procesui pagreitinti. Nacionalinės mokslinių tyrimų Tarybos Kanadoje buvo tarp pirmojo institutų parengti remiantis trianguliacijos 19782 nuskaitymo technologija.








Conoscopic sistemoje lazerio spindulys prognozuojama ant paviršiaus
Conoscopic sistemoje lazerio spindulys prognozuojama ant paviršiaus

Conoscopic Holografija


Conoscopic sistemoje numatoma lazerio spindulys, ant paviršiaus, tada mąstymas per patį šviesos kerta birefringent Crystal ir siunčiamas \CDD\ jutiklio.
Dažnis, Difrakcija modelius galima analizuoti ir nustatyti atstumo iki paviršiaus. Conoscopic Holografija pagrindinis privalumas yra kolinearumo, t. y. vieną šviesos (pirmyn ir atgal) reikia atlikti matavimą, išmatuoti pavyzdžiui gylio skylę gręžti smulkiai, kurios neįmanoma iki trianguliacija.









Rankinis Lazeriniai skaitytuvai sukurti vaizdai iš trianguliacijos principu 3D
Rankinis Lazeriniai skaitytuvai sukurti vaizdai iš trianguliacijos principu 3D

Rankinis skeneris


Rankinis Lazeriniai skaitytuvai sukurti vaizdus 3D pirmiau aprašytas trianguliacijos principu: taško ar lazerio linijos projekcijos objektą naudojant rankinį prietaisą ir jutiklis (paprastai \CDD\ jutiklį arba pozicijos jautrus įrenginys) matuoja atstumą iki paviršiaus.


Pozicijas, įrašomi vidaus koordinačių sistemos ir skaitytuvo, pati yra perkelti savo poziciją, turi būti matuojamas. Poziciją galima nustatyti naudojant būdingas lankomų objektų, esančių ant paviršiaus nuskaitymo (paprastai iš lipnios šviesą atspindinčios juostelės) arba išorinio stebėjimo metodu skaitytuvas. Padalinys, atsakingas už šį identifikavimo ateina kaip priemonei trimatis mašina įrengta kamera įtrauktas (nustatyti skaitytuvo orientacija) arba kaip Photogrammetry naudojant tris ar daugiau kameros leidžia šeši laisvės laipsniai skaitytuvo įrenginys.


Abu metodai yra linkę naudoti infraraudonųjų spindulių LED, įtrauktas į skaitytuvo, kuris suvokia (fotoaparatas (-ai) per filtrus, Norėdami juos matyti nepaisant aplinkos apšvietimo.
Informacija yra surinkta iš kompiuterio ir išsaugoti kaip trimatės erdvės taškų koordinates, naudojant kompiuterio tvarkymo, tai gali būti paverstas trianguliacijos drobė ir tada kompiuterio modelį, dažniausiai NURBS paviršių pavidalu. Rankiniai Lazeriniai skaitytuvai gali sujungti šiuos duomenis su pasyvus imtuvus matomos šviesos - įrašyti tekstūrų ir spalvų - iki atkūrimo (žr. iškomplektuoti) užbaigti modeliavimo 3D modelį.










Struktūrinis šviesos 3D skaneriai projektas ryškus modelis šiuo klausimu
Struktūrinis šviesos 3D skaneriai projektas ryškus modelis šiuo klausimu

Struktūrinis šviesos skenerio


Struktūrinis šviesos 3D skaneriai projekto ryškus modelis šiuo klausimu ir stebėti deformacijos. Modelis gali būti viena ar dvi dimensijos.

Pvz. linijos kaip Vienmatė žemėje. Numatoma šiuo klausimu, naudojant LCD projektorius arba lazeriu. A šiek tiek kompensuoti projektoriaus kamera, įrašo savo nedeformuoti. Panašus į trianguliacijos metodas naudojamas apskaičiuoti atstumą, ir todėl dėl taškų, parodančių pozicijos. Žemės šiukšlės matymo lauką būtų įrašyti krūva vienu metu informaciją apie atstumai.

Dabar Imkime tinklelį arba juostelės pavidalo raštas. Kamera yra naudojamas įrašyti ir deformacijų ir sudėtingos kompiuterinės programos naudojamos apskaičiuoti atstumus iki šio pagrindo taškų. Dėl neaiškumų yra sudėtingas. Atsižvelgti į grupę vertikalios juostos valymo horizontaliai temą. Paprasčiausiu atveju, šios analizės pagrindas remiantis prielaida, kad juostų matomas iš kairės į dešinę seka atitinka vaizdas numatomų lazerio taip, kad vaizdas kairiausias juostos yra pirmasis lazerių projekcijai, toliau pateikiamas antrasis ir t. t.

Tuo atveju, kai ne triviales tikslus su skylės, kai užsikimšimo, greitai gylio pakeitimai, tačiau kad yra nebūtinai patikrinta kad juostose dažnai yra paslėpta ir gali net pasirodyti kitokia tvarka, nulemianti dviprasmybė juostų lazeriai.

Ši problema buvo išspręsta neseniai pažangi technologija, vadinama Multistripe laser Triangulation (MLT). Struktūrinis šviesos 3D skenavimo vis dar aktyvios srities mokslinių tyrimų, nulemianti publikacijų skaičius kiekvienais metais.

Struktūrinis šviesos 3D skeneriai yra greitis. Vietoj to nuskaitymas tašką vienu metu, jie nuskaito visą regėjimo lauką tuo pačiu metu. Tai apriboja arba pašalina iškraipymo problemas, susijusias su judėjimo. Esamos sistemos sugeba nuskaityti objektai juda realiu laiku. Neseniai, daina Zhang ir Peisen Huang Stony Brook universiteto sukūrė nuskaitymo plaukioti naudojant skaitmeninį kutais projekcija ir Moduliuoto fazės technika (kitas struktūrinis šviesos metodas).
Ši sistema sugeba užfiksuoti, atstatyti ir atkurti informaciją apie objektų nedeformuodamas laiką (kaip veido išraiška) 40 kadrų per sekundę dažniu.









Moduliuoto šviesos 3D skaneriai neapšviestų naudojant kintančios šviesos
Moduliuoto šviesos 3D skaneriai neapšviestų naudojant kintančios šviesos

Moduliuoto šviesos skenerio


Moduliuoto šviesos 3D skaneriai neapšviestų naudojant kintančios šviesos. Paprastai, šviesos šaltinis yra ciklas, kurio amplitudė apibūdina sinusoidinės modelis. Kamera aptinka atspindėtą šviesą, priemonės, svarbą jų kursų kitimą ir nustato šviesos atstumas keliavo.
Moduliuoto šviesos taip pat leidžia ignoruoti nei lazeris, šviesos šaltinio skaitytuvą taip, kad nebūtų trukdžių.









Pasyvus nekontaktinės 3D skeneriai yra pagrįstos atsispindi aplinkos radiacijai
Pasyvus nekontaktinės 3D skeneriai yra pagrįstos atsispindi aplinkos radiacijai

Skeneris be kontakto pasyvus


Pasyvus skeneriai be kontakto, buvo išduoti bet kurios rūšies spinduliuotės, remiasi atsispindi aplinkos radiacijai. Dauguma šio tipo skenerių regimosios šviesos todėl, kad jis būtų iš karto prieinama. Kitos rūšies spinduliuotės, kaip ir infraraudonųjų spindulių, taip pat gali būti naudojamas. Pasyvus metodai gali būti pigus, nes daugeliu atvejų jie nereikalauja įrenginio konkrečios laidos.









Stereoskopinis 3D skaneriai, naudojant dvi vaizdo kameros
Stereoskopinis 3D skaneriai, naudojant dvi vaizdo kameros

Stereoskopinis skaitytuvai


Stereoskopinis sistemos paprastai dviejų kamerų vaizdo, šiek tiek vienas nuo kito, žymiklį ant tos pačios scenos. Išanalizavę šiek tiek skirtumų tarp dviejų įrenginių, galima nustatyti atstumą nuo kiekvieno punkto paveikslėlyje. Šis metodas pagrįstas vizija stereoskopinis humaine5.









Šių tipų 3D skaneriai naudoti iš aplink objektą trimatėje erdvėje nuotraukų seką apibūdina
Šių tipų 3D skaneriai naudoti iš aplink objektą trimatėje erdvėje nuotraukų seką apibūdina

Siluetas skaitytuvai


Šių tipų 3D skaneriai naudoti apibūdina sukurta iš aplink objektą trimatėje erdvėje kontrasto fone nuotraukų seką. Šių siluetai yra atskirtas nuo jų kilmę ir surenkami tarpusavyje sukimosi kameros formos \Visual korpuso\ suderinti objekto buvimo vietą. Su šio tipo technologijas visų rūšių kitos concavity objekto - kaip dubenį - viduje neaptinkami.


Ieškau pagalbos iš vartotojo skaitytuvai
Yra kitų metodų, remiantis aptikimo ir identifikavimo padeda vartotojo charakteristikas ir sudaro skirtingų vaizdų objekto, kuris leidžia statyti jį suderinti. Šio tipo technologijas yra naudinga greitai pasiekti suderinimo objektas susideda iš paprastų formų pastatus. Įvairios komercinės programinės įrangos sugeba kaip iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

Šių tipų 3D skeneriai yra pagal Photogrammetry principus. Kažkaip jie naudoti metodiką, panašią į Panoraminės nuotraukos, tai vietoj nejudančius vaizdus iš fiksuoto taško fotografuoti panoraminį vaizdą, vaizdų iš skirtingų vietų paimamas iš pagrindinio objekto atkartoti jį.

Modeliavimo duomenis, surinktus iš skaitytuvo
Debesys taškų pagamintas 3D skeneriai yra dažnai nėra tinkami naudoti kaip kas. Dauguma programų negalima naudoti tiesiogiai, bet naudoti vietoj 3D modelį. Tai reiškia, kad pavyzdžiui, daugiakampiai ir prisijungti balais norint sukurti ištisinį paviršių modeliavimas 3D kontekste. Nemažai algoritmai yra prieinama už šį darbą (pvz., photomodeler, imagemodel).