Trójwymiarowy skaner jest nabycie skanowania i 3D
Trójwymiarowy skaner jest nabycie skanowania i 3D

Skaner 3D


Trójwymiarowy skaner jest urządzeniem, które analizuje obiekty lub ich najbliższe otoczenie, aby zebrać konkretne informacje w formularzu i ewentualnie na wygląd (kolor, tekstura) tych. Zebrane dane można następnie zbudować CGI (cyfrowe obiekty trójwymiarowe) do różnych celów.

Urządzenia te są znacznie używany przez przemysł rozrywki dla filmów i gier wideo. Cyfrowych obrazów skanowanych obiektów w 3D są również używane dla wzornictwo przemysłowe, projektowanie protez, odwrotna Inżynieria, dla kontroli jakości (cyfrowy repozytorium) lub dokumentacji dóbr kultury.

Skanery Sans kontaktów może zostać podzielona na dwie główne kategorie, skanery aktywnych i pasywnych. Oni sami są na wiele podkategorii w oparciu o ich zasady technologiczne.







Ten skaner może służyć do skanowania budynków
Ten skaner może służyć do skanowania budynków

Skaner w czasie lotu


Ten skaner Lidar służy do skanowania budynków, formacje geologiczne, itp w celu produkcji model w trzech wymiarach. Promień jest regulowane przez bardzo szeroki horyzont: dzięki poziome obrót głowy, lustro kieruje go pionowo. Wiązki laserowej jest używany do pomiaru odległości z pierwszym promieniem cięcia obiektu


Skaner 3D Lidar jest aktywne urządzenie, które używa lasera do sondy przedmiotem. W samym sercu tego typu skaner jest dalmierz laserowy, aby określić odległość od powierzchni obiektu, studiował przez liczenie czasu powrotu impulsu wiązki odbitej wiązki lasera.

Ponieważ prędkość światła c wiadomo, czas błądzenia, aby określić odległość podróżował przez światło, które jest dwa razy odległość między skanerem i powierzchni. Oczywiście dokładność skanera w czasie lotu zależy od dokładności pomiaru t czas powrotu, wiedząc, że 3,3 pikosekund od wejścia jest około czas podejmowane przez światło podróżować jeden milimetr.


Dalmierz laserowy na raz wykrywa tylko jeden punkt w kierunku, w którym jest skierowany. W tym celu urządzenie skanuje wszystkie jego pola widzenia punkt po punkcie i musi zmienić jego kierunek widoku do każdego środka. Można to zmienić przez obrót kamery, sam lub za pomocą systemu wirujących luster. Ta Ostatnia metoda jest najczęściej stosowane, ponieważ lusterka są lżejsze i można zmienić kierunek szybciej z większą precyzją.
Czas lotu skanerów 3D można zmierzyć odległość od 10 000 do 100 000 punktów na sekundę.









Skaner emituje wiązkę laserową, odzwierciedloną, kontakt z obiektem, aby skaner laserowy
Skaner emituje wiązkę laserową, odzwierciedloną, kontakt z obiektem, aby skaner laserowy

Skanera przez przesunięcie fazowe


Inna technologia używana przez skanery laserowe do pomiaru odległości jest miarą przesunięcie fazowe. Skaner emituje wiązkę laserową, co kontakt z obiektem, przejawia się do skanera laserowego. Długość fali emisji lasera zależy od dostawcy. Lustro skaner zwraca lasera pionowo w stosunku do tego samego obiektu. Kąt w pionie jest zakodowany w tym samym czasie jako pomiar odległości.


Skaner laserowy obraca się 360 ° na siebie w pozycji poziomej. Kąt poziomy jest obliczane równolegle z pomiaru odległości. Odległość i kąt, pionowe i poziome dają współrzędnych biegunowych (δ, α, β), który jest konwertowany do kartezjańskim układzie współrzędnych (x, y, z). Niektóre skanery laserowe używać technologia pomiaru phase shift aby zmierzyć odległość do powierzchni. Urządzenie projekty podczerwonego lasera, który zwraca do skanera przez odbicie. Oblicza odległość do najbliższego milimetra analizując przesunięcie fazowe między emitowanego światła i usługi RADIUS odebranych.
Laser fali sinusoidalnej znany jest emitowany przez Źródło lasera.


To 'light'. Niektóre z lasera odbija się od docelowej do źródła. Nazywa się \Powrót światła\. W fazie tej \pod światło\ jest w porównaniu do że światła emitowanego znane do określenia 'historia światła'. Różnica między dwoma szczytami nazywa się \przesunięcie fazowe\. Przesunięcie fazy uzyskane odpowiada 2π x czasu lotu x częstotliwość modulacji. Phase shift skanery są zwykle szybsze i dokładniejsze niż 3D w czasie lotu skanerów laserowych, ale mają mniejszy zakres.









Skaner laserowy triangulacji jest aktywny skaner, że używa lasera światła do sondy jego środowiska
Skaner laserowy triangulacji jest aktywny skaner, że używa lasera światła do sondy jego środowiska

Przez skaner triangulacji


Zasady przy użyciu detektora laserowego triangulacji. Wyświetlane są dwie pozycje obiektu.

Skaner laserowy triangulacji jest aktywny skaner, że również zastosowań światła laserowego do sondy jego środowiska. Punkty do tematu z wiązki, co do jednego w czasie lotu i używa kamery, aby zlokalizować punkt. W zależności od odległości do powierzchni punkt pojawia się w innym miejscu w polu widzenia kamery. Ta technika nazywa triangulacji, ponieważ laser punktowy, aparat i emiter laserowy tworzą trójkąt. Długość boku trójkąta, odległość między aparatem a nadajnik laserowy jest znany.
Znany jest również kąt boku nadajnik laserowy.

Kąt boku kamery może ustalić przez lokalizacji plamki lasera w polu widzenia kamery. Dane te trzy określenia kształtu i wymiarów trójkąta i podają położenie punktu laserowego. W większości przypadków, laser zamiast okresu zespołu, narzędzie obiekt, aby przyspieszyć proces nabycia. Krajową Radę badań Kanada była wśród pierwszych instytutów do opracowania technologii skanowania na podstawie triangulacji w 19782.








W systemie conoscopic lasera jest rzutowany na powierzchnię
W systemie conoscopic lasera jest rzutowany na powierzchnię

Holografia Conoscopic


W systemie conoscopic lasera jest rzutowany na powierzchnię następnie myślenie za pomocą samego światła przechodzi przez birefringent kryształ i jest wysyłana na czujnik CDD.
Częstotliwości dyfrakcji wzorce mogą być analizowane i wykorzystywane do określenia odległości do powierzchni. Główną zaletą conoscopic holografii kolinearność, oznacza to, że jeden promień (obie) jest potrzebne do wykonania pomiaru, pomiar na przykład głębokość otworu wiercone drobno co jest niemożliwe przy triangulacja.









Skanery laserowe ręczne tworzenie obrazów z zasady triangulacji 3D
Skanery laserowe ręczne tworzenie obrazów z zasady triangulacji 3D

Skaner ręczny


Ręczne laserowe skanery tworzenie obrazów 3D z opisaną wyżej zasadę triangulacji: punkt lub linia lasera jest rzutowany na obiektu za pomocą urządzenia ręczne i czujnik (zazwyczaj CDD sensor pozycji wrażliwe urządzenie lub) mierzy odległość do powierzchni.


Pozycje są zapisywane do wewnętrznej układu współrzędnych i skaner, sam jest przenoszenie pozycji musi być mierzone. Pozycję można ustalić przez skaner za pomocą charakterystycznych punktów orientacyjnych na powierzchni skanowania (zwykle o samoprzylepne paski odblaskowe) lub za pomocą metody zewnętrznego śledzenia. Jednostka odpowiedzialna za ta identyfikacja jest w postaci maszyny do środka trójwymiarowe wyposażone w kamery włączone (aby Ustawianie orientacji skanera) lub jako urządzenie do fotogrametrii przy użyciu trzech lub więcej kamer, dzięki czemu sześć stopni swobody skanera.


Obie techniki mają tendencję do używania podczerwieni diody włączone do skanera, które są postrzegane przez (kamery (s) przez filtry, aby je zobaczyć, mimo oświetlenia zewnętrznego.
Informacje zbierane przez komputer i zapisywane jako współrzędne punktów w trójwymiarowej przestrzeni, przy użyciu komputerowego przetwarzania, te mogą być konwertowane przez triangulacji w płótna, a następnie w modelu komputera, najczęściej w postaci powierzchni NURBS. Skanery laserowe ręczne można połączyć te dane przy zastosowaniu pasywnych odbiorników widoczne światła - które rejestrują tekstur i kolorów - do przywracania (zobacz inżynierii odwrotnej) zakończenie modelowania w modelu 3D.










Strukturalnego światło skanerów 3D projektu jasny wzór na ten temat
Strukturalnego światło skanerów 3D projektu jasny wzór na ten temat

Skaner światła strukturalnego


Strukturalnego światło skanerów 3D projektu jasny wzór na ten temat i obserwować deformacji. Wzór może być w jednej lub dwóch wymiarów.

Przykładowy wiersz jako Jednowymiarowa ziemi. Przewidywany jest na temat używania projektor LCD lub laser. A nieco przesunięcie kamery projektora, rejestruje jego ewentualne zniekształcenie. Technika podobna do triangulacji jest używana do obliczania odległość i w związku z tym położenia punktów reprezentujących. Ziemi ogarnia pola widzenia, aby zapisać kilka naraz, informacje na temat odległości.

Teraz Weźmy za przykład siatki lub taśmy w kształcie wzór. Aparat jest używany do rejestrowania odkształceń i programu komputerowego złożonych jest używana do obliczania odległości punktów, składających się na tej ziemi. Złożoność jest z powodu niejednoznaczności. Podjąć Grupa pionowe paski zamiatanie poziomo w temacie. W najprostszym przypadku, analiza opiera się na założeniu, że kolejność zespołów widoczne z lewej prawej odpowiada laser wyświetlanego obrazu w taki sposób, że obraz zespołu po lewej stronie pierwszej projekcji laserowych, następujące jest drugi i tak dalej.

W przypadku nie triviales cele z otworami, niektóre niedrożności, szybkich zmian jednak kolejność jest niekoniecznie sprawdzonych że zespoły są często ukryte i może nawet pojawić się w innej kolejności, powstanie niejednoznaczności w lasery zespołów.

Ten problem niedawno został rozwiązany przez zaawansowaną technologię zwaną Multistripe laser Triangulation (MLT). Strukturalnego światła 3D skanowanie jest nadal aktywny obszar badań, powstanie wielu publikacji każdego roku.

Największą zaletą zorganizowanego światło skanerów 3D jest szybkość. Zamiast skanowania punkt w czasie, ich skanowanie całego pola widzenia w tym samym czasie. To ogranicza lub eliminuje zniekształcenia problemy związane z ruchem. Istniejące systemy są w stanie skanowania obiektów w ruchu w czasie rzeczywistym. Niedawno Zhang piosenki i Peisen Huang od Stony Brook University opracowali skanowania w locie za pomocą projekcji cyfrowej prążków i technika faza modulowanej (inną metodą światła strukturalnego).
Ten system jest w stanie uchwycić, odbudować i przywrócić szczegóły obiektów deformacji w czasie (jako wyraz twarzy) z częstotliwością 40 klatek na sekundę.









Modulowany światło skanerów 3D oświetlić obiekt za pomocą zmiany światła
Modulowany światło skanerów 3D oświetlić obiekt za pomocą zmiany światła

Modulowany lekki skaner


Modulowany światło skanerów 3D oświetlić obiekt za pomocą zmiany światła. Zwykle Źródło światła ma cykl, którego amplituda opisuje wzór sinusoidalny. Aparat fotograficzny wykrywa światło odbite, mierzy wagę jego zmienności i określa, że światło ma dystans.
Modulowany światło pozwala również skaner, aby zignorować Źródło światła niż laser, tak, że istnieje bez żadnych zakłóceń.









Pasywne skanery 3D-kontakt są oparte na wykrywanie promieniowania odbitego otoczenia
Pasywne skanery 3D-kontakt są oparte na wykrywanie promieniowania odbitego otoczenia

Skanera bez kontaktu pasywne


Pasywne skanery bez kontaktu, jest wydawanie wszelkiego rodzaju promieniowania, są oparte na wykrywanie promieniowania odbitego otoczenia. Większość skanerów tego typu wykrywa światło widzialne, ponieważ jest natychmiast dostępny. Inne rodzaje promieniowania, takie jak podczerwień można również. Pasywne metody mogą być tanie, ponieważ w większości przypadków nie wymagają szczególnych Pokaż urządzenia.









Stereoskopowe 3D skanery przy użyciu dwóch kamer
Stereoskopowe 3D skanery przy użyciu dwóch kamer

Stereoskopowe skanery


Stereoskopowe systemów zwykle dwie kamery wideo, lekko rozstawione, wskazując na tej samej scenie. Analizując niewielkie różnice pomiędzy zdjęcia dwóch urządzeń, jest możliwe określić odległość każdego punktu obrazu. Metoda ta opiera się na widzenie stereoskopowe humaine5.









Te typy skanerów 3D Użyj kontury tworzone z sekwencji zdjęć zrobionych wokół obiektu w trzech wymiarach
Te typy skanerów 3D Użyj kontury tworzone z sekwencji zdjęć zrobionych wokół obiektu w trzech wymiarach

Sylwetka skanery


Te typy skanerów 3D Użyj kontury tworzone z sekwencji zdjęć zrobionych wokół obiektu w trzech wymiarach na kontrastowym tle. Te sylwetki są odłączone od ich tła i zmontowane do siebie w lokalizacji osi obrotu kamery do postaci \Visual kadłuba\ przybliżenie obiektu. Z tego rodzaju techniki wszelkiego rodzaju wklęsłości obiektu - jak wewnątrz miski - nie są wykrywane.


Skanery szukanie wsparcia użytkownika
Istnieją inne metody, oparte na wykrywanie i identyfikacja wspomagana właściwości użytkownika i tworzy serię różnych obrazów obiektu, które umożliwiają skonstruować zbliżenie go. Tego typu technologii jest przydatne do szybkiego osiągnięcia zbliżenia obiektu składa się z prostych kształtów, takich jak budynki. Różnych programów komercyjnych są w stanie jako iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

Te typy skanerów 3D oparte są na zasadach fotogrametrii. Jakoś wykorzystują metodologię podobne do fotografii panoramicznej, z tym zamiast wziąć obrazy od stałego punktu do panoramy, serię obrazów z różnych punktów jest brany od stałego obiektu nie.

Modelowanie danych zebranych przez skaner
Chmury punktów produkowane przez skanery 3D są często nie można używać jako co. Większość aplikacji nie bezpośrednio, ale zamiast modelu 3D. Oznacza to na przykład w kontekście 3D do określenia i połączyć sąsiadujące punkty, aby utworzyć powierzchnię ciągłą modelowania wielokątów. Wiele algorytmów są dostępne dla tej pracy (na przykład, photomodeler, imagemodel).