Um scanner tridimensional é uma aquisição de digitalização e 3D
Um scanner tridimensional é uma aquisição de digitalização e 3D

Scanner 3D


Um scanner tridimensional é um dispositivo que analisa os objetos ou seu ambiente imediato para reunir informações específicas sobre a forma e, possivelmente, na aparência (cor, textura) destes. Os dados coletados em seguida podem ser usados para construir o CGI (Digitas objetos tridimensionais) para diversos fins.

Estes dispositivos são muito utilizados pelas indústrias de entretenimento para filmes ou jogos de vídeo. Imagens digitais de objetos digitalizadas em 3D também são usadas para desenho industrial, a concepção de próteses, reverter a engenharia, controle de qualidade (repositório digital) ou para a documentação de bens culturais.

Scanners de SANs-contatos podem ser subdivididos em duas categorias principais, scanners de ativos e passivos. Eles próprios são em muitas subcategorias com base em seu princípio de base tecnológico.







Este scanner pode ser usado para fazer a varredura de edifícios
Este scanner pode ser usado para fazer a varredura de edifícios

Scanner por hora de voo


Este scanner de Lidar pode ser usado para fazer a varredura de edifícios, formações geológicas, etc. a fim de produzir um modelo em três dimensões. Seu raio é ajustável em um horizonte muito amplo : graças a rotação horizontal da cabeça, um espelho direciona-lo verticalmente. O feixe de laser é usado para medir a distância com o primeiro raio de corte de objeto


O scanner 3D de Lidar é um dispositivo ativo que usa um feixe de laser para investigar o assunto. No coração deste tipo de scanner é um telêmetro a laser para determinar a distância entre a superfície do objeto estudado contando o tempo necessário para o retorno do pulso do raio laser refletido.

Desde que a velocidade da luz c é conhecida, o tempo de ida e volta para determinar a distância percorrida pela luz, que é duas vezes a distância entre o scanner e a superfície. Claro, a precisão do scanner por tempo de voo depende da precisão da medição do tempo de retorno t, sabendo que 3,3 picosegundos é aproximadamente o tempo gasto pela luz para viajar a um milímetro.


O telêmetro laser detecta apenas um ponto de uma vez na direção que ele está apontando. Para isso, o dispositivo digitaliza tudo de seu campo de vista ponto por ponto e deve mudar sua direção de modo de exibição para cada medida. Ele pode ser alterado pela rotação da câmera em si, ou por meio de um sistema de rotação de espelhos. Este último método é o mais comumente usado porque os espelhos são mais leves e podem mudar de direção mais rapidamente com mais precisão.
Tempo de scanners 3D de voo pode medir a distância de 10 000 a 100 000 pontos por segundo.









O scanner emite um feixe de laser, que, em contato com o objeto, que é reflectido para o scanner a laser
O scanner emite um feixe de laser, que, em contato com o objeto, que é reflectido para o scanner a laser

Scanner por mudança de fase


Outra tecnologia usada pelos scanners laser para medir distâncias é a medida da mudança de fase. O scanner emite um feixe de laser, que, em contato com o objeto, que é reflectido para o scanner a laser. O comprimento de onda da emissão do laser varia de acordo com o provedor. O espelho do scanner retorna o feixe de laser verticalmente para o mesmo objeto. O ângulo vertical é codificado ao mesmo tempo como a medida da distância.


O scanner laser gira 360 ° sobre si mesmo na horizontal. O ângulo horizontal é calculado simultaneamente com a medida da distância. A distância e o ângulo vertical e horizontal dê uma coordenada polar (δ, α, β) que é convertida em coordenadas cartesianas (x, y, z). Alguns scanners a laser usam a tecnologia de medição de mudança de fase para medir a distância a uma superfície. O dispositivo projeta um feixe de laser infravermelho, que retorna ao scanner pela reflexão. Ele calcula a distância ao milímetro mais próximo, analisando a mudança de fase entre o feixe emitido e recebido RADIUS.
O laser de uma onda senoidal conhecido é transmitido por uma fonte de laser.


É a 'luz'. Alguns do feixe de laser é refletida do alvo para a fonte. Chama-se \luz de fundo\. A fase desta luz\trás\ é comparada ao que da luz emitida conhecido para determinar a história de' luz'. A diferença entre os dois picos é chamada de \mudança de fase\. A mudança de fase obtida corresponde a 2 π x tempo de voo x a frequência de modulação. Scanners de deslocamento de fase são geralmente mais rápido e mais preciso do que o 3D em vez de scanners laser de voo, mas eles têm um escopo menor.









O scanner de triangulação laser é um scanner de ativo que usa laser de luz para sondar o seu ambiente
O scanner de triangulação laser é um scanner de ativo que usa laser de luz para sondar o seu ambiente

Por scanner de triangulação


Princípio do uso de um detector laser triangulação. Duas posições do objeto são exibidas.

O scanner de triangulação laser é um scanner de ativo que também usa a luz do laser para sondar o seu ambiente. Ele aponta para o assunto com um feixe quanto um por hora de voo e usa uma câmera para localizar o ponto. Dependendo da distância a uma superfície, o ponto aparece em um lugar diferente do campo de visão da câmera. Esta técnica é chamada triangulação porque o ponto do laser, a câmera e o emissor laser formam um triângulo. O comprimento de um lado do triângulo, a distância entre a câmera e o transmissor de laser é conhecida.
Também é conhecido o ângulo no lado do transmissor de laser.

O ângulo na lateral da câmera pode ser determinado examinando-se a localização do ponto do laser no campo de visão da câmera. Esses três dados determinam a forma e as dimensões do triângulo e dar a posição do ponto do laser. Na maioria dos casos, um laser em vez de uma banda de período, verifica-se o objeto para acelerar o processo de aquisição. O Conselho Nacional de pesquisa Canadá estava entre os primeiros institutos para desenvolver uma tecnologia de verificação com base na triangulação de 19782.








Em um sistema conoscópica um feixe de laser é projetado em uma superfície
Em um sistema conoscópica um feixe de laser é projetado em uma superfície

Holografia conoscópica


Em um sistema de conoscópica que um feixe de laser é projectado em uma superfície, então pensar através do mesmo feixe passa através de um cristal birrefringentes e é enviado em um sensor CDD.
A frequência dos padrões de difração pode ser analisada e utilizada para determinar a distância para a superfície. A principal vantagem da holografia conoscópica é colinearidade, ou seja, um único feixe (ida e volta) é necessária para realizar a medição medir, por exemplo, a profundidade de um buraco perfurado finamente que é impossível por triangulação.









Scanners laser manuais criar imagens a partir do princípio da triangulação 3D
Scanners laser manuais criar imagens a partir do princípio da triangulação 3D

Scanner manual


Manual laser scanners de criar imagens 3D desde o princípio de triangulação descrito acima : um ponto ou uma linha de laser é projetada em um objeto usando um dispositivo manual e um sensor (geralmente um CDD sensor ou posição sensível dispositivo) mede a distância para a superfície.


As posições são salvos para um sistema de coordenadas interno e o scanner em si ser mover sua posição deve ser medido. A posição pode ser determinada pelo scanner usando Marcos característicos sobre a superfície sendo digitalizado (tipicamente de tiras de adesivo reflexivas) ou usando um método de controle externo. A unidade responsável para esta identificação vem sob a forma de uma máquina de medir tridimensional, equipada com uma câmera incorporada (para definir a orientação do scanner) ou como um dispositivo para fotogrametria usando três ou mais câmeras, permitindo que os seis graus de liberdade do scanner.


Ambas as técnicas tendem a usar leds infravermelhos incorporados ao scanner que são percebidos pela (câmera (s) através dos filtros de vê-los apesar de iluminação ambiente.
As informações são coletadas por um computador e salvos como as coordenadas de pontos no espaço tridimensional, usando processamento informático, estas podem ser convertidas por triangulação em uma tela e depois em um modelo de computador, geralmente sob a forma de superfícies NURBS. Scanners laser portáteis podem combinar esses dados com receptores passivos da luz visível - que registram as texturas e cores - para restauração (veja engenharia reversa) completar uma modelagem no modelo 3D.










Scanners 3D luz estruturados projeto um padrão brilhante sobre o assunto
Scanners 3D luz estruturados projeto um padrão brilhante sobre o assunto

Scanner óptico estruturado


Scanners 3D luz estruturados do projeto um padrão brilhante sobre o assunto e observar a deformação. O padrão pode ser em uma ou duas dimensões.

Exemplo de uma linha como uma terra de unidimensional. Projeta-se sobre o assunto, usando um projetor de LCD ou laser. A ligeiramente deslocada da câmera do projetor, registra sua deformação possível. Uma técnica semelhante à triangulação é usada para calcular a distância e, portanto, a posição dos pontos que representam. Terreno varre o campo de visão para salvar um monte de cada vez, informações sobre distâncias.

Agora tomemos o exemplo de um padrão em forma de tira ou grade. Uma câmera é usada para registrar as deformações e um programa de computador complexo é usado para calcular as distâncias entre os pontos que compõem o solo. A complexidade é devido à ambiguidade. Pegue um grupo de listras verticais, varrendo na horizontal um tópico. No caso mais simples, a análise é baseada na presunção de que a sequência das bandas visíveis da direita esquerda corresponde a imagem laser projetada de tal forma que a imagem da banda mais à esquerda é a primeira projeção do laser, o seguinte é o segundo e assim por diante.

No caso de não-triviales alvos com buracos, algumas oclusões, mudanças rápidas de profundidade, no entanto, a ordem é necessariamente verificada que bandas são muitas vezes escondidas e ainda podem aparecer em uma ordem diferente, dando origem a uma ambiguidade nos lasers de bandas.

Recentemente foi resolvido este problema específico por uma tecnologia avançada chamada Multistripe laser Triangulation (MLT). O estruturado luz digitalização 3D ainda é uma área ativa de pesquisa, dando origem a um número de publicações a cada ano.

O destaque dos scanners 3D luz estruturados é a velocidade. Em vez de digitalização de um ponto de cada vez, eles esquadrinham o inteiro campo de visão ao mesmo tempo. Isto limita ou elimina problemas de distorção relacionados ao movimento. Os sistemas existentes são capazes de digitalizar objetos em movimento em tempo real. Recentemente, a canção Zhang e Peisen Huang da Universidade Stony Brook desenvolveram uma varredura em tempo real usando uma projeção digital franja e uma técnica de modulação de fase (outro método luz estruturada).
Este sistema é capaz de capturar, reconstruir e restaurar os detalhes de objetos, deformando-se no tempo (como uma expressão facial) com uma frequência de 40 quadros por segundo.









Os scanners 3D luz modulados iluminam o assunto usando uma luz de mudança
Os scanners 3D luz modulados iluminam o assunto usando uma luz de mudança

Scanner óptico modulado


Os scanners 3D luz modulados iluminaram o assunto usando uma mudança de luz. Geralmente, a fonte de luz tem um ciclo cuja amplitude descreve um padrão senoidal. Uma câmera detecta a luz refletida, mede a importância de sua variação e determina que a distância que a luz viajou.
A luz modulada também permite que o scanner ignorar a fonte de luz que não seja um laser, para que não haja nenhuma interferência.









Os scanners 3D passivos de não-contato são baseados na detecção de radiação ambiente refletida
Os scanners 3D passivos de não-contato são baseados na detecção de radiação ambiente refletida

Scanner sem contato passivo


Scanners de passivos sem contato, sendo emissão de qualquer tipo de radiação, baseiam-se na detecção de radiação ambiente refletida. Maioria dos scanners desse tipo detectar a luz visível porque está imediatamente disponível. Outros tipos de radiação, como o infravermelho também pode ser usado. Métodos passivos podem ser mais baratos, porque na maioria dos casos não requerem mostrar específicas de dispositivo.









Os scanners 3D estereoscópicas usando duas câmeras de vídeo
Os scanners 3D estereoscópicas usando duas câmeras de vídeo

Scanners de estereoscópicas


Vídeos de câmeras geralmente dois sistemas estereoscópico, ligeiramente afastados, apontando para a mesma cena. Analisando as pequenas diferenças entre as imagens dos dois dispositivos, é possível determinar a distância de cada ponto na imagem. Este método baseia-se o humaine5 de visão estereoscópica.









Estes tipos de scanners 3D usam contornos criados a partir de uma sequência de fotos tiradas em torno de um objeto em três dimensões
Estes tipos de scanners 3D usam contornos criados a partir de uma sequência de fotos tiradas em torno de um objeto em três dimensões

Scanners de silhueta


Estes tipos de scanners 3D usam contornos criados a partir de uma sequência de fotos tiradas em torno de um objeto em três dimensões contra um fundo contrastante. Estas silhuetas são desanexadas de seus antecedentes e montadas uns aos outros no local do eixo de rotação da câmera para formar um casco\Visual\ uma aproximação do objeto. Com este tipo de técnicas de todos os tipos de concavidade do objeto - como o interior de uma tigela - não são detectados.


Scanners buscando a assistência do usuário
Existem outros métodos, baseados na deteção e identificação assistido as características do usuário e forma uma série de diferentes imagens de um objeto, que permitem construir uma aproximação do mesmo. Este tipo de tecnologia é útil para alcançar rapidamente uma aproximação de um objeto composto de formas simples como edifícios. Diversos softwares comerciais são capazes como iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

Estes tipos de scanners 3D baseiam-se nos princípios da fotogrametria. De alguma forma eles usarem uma metodologia semelhante à fotografia panorâmica, com isso em vez de tomar imagens de um ponto fixo para dar um panorama, uma série de imagens de diferentes pontos de um objeto fixo é retirada para replicá-lo.

Modelagem de dados coletados pelo scanner
As nuvens de pontos produzidos por scanners 3D, muitas vezes não são utilizáveis como o que. A maioria dos aplicativos não usar diretamente, mas use em vez de um modelo 3D. Isto significa, por exemplo, no contexto de um 3D poligonal, modelagem para determinar e conectar pontos adjacentes a fim de criar uma superfície contínua. Um grande número de algoritmos está disponível para este trabalho (por exemplo, photomodeler, imagemodel).