Трехмерный сканер является приобретение сканирования и 3D
Трехмерный сканер является приобретение сканирования и 3D

3D сканер


Трехмерный сканер представляет собой устройство, которое анализирует объекты или их непосредственного окружения для сбора конкретной информации о форме и, возможно, на внешний вид (цвет, текстура) из них. Собранные данные могут использоваться для создания CGI трехмерных (цифровых объектов) для различных целей.

Эти устройства используются гораздо отрасли развлечений для кино или видеоигры. Цифровые изображения проверяемых объектов в 3D также используются для промышленного дизайна, Дизайн протезов, обратное проектирование, контроль качества (цифровой репозиторий) или для документирования культурных объектов.

Контактов сканеры могут разделить на две основные категории: активные и пассивные сканеры. Они сами во много subcategories, на основе их технологического принципа.







Этот сканер может использоваться для сканирования зданий
Этот сканер может использоваться для сканирования зданий

Сканер на время полета


Этот Lidar сканер может использоваться для проверки зданий, геологических образований, для того чтобы изготовить модель в трех измерениях. Его радиус регулируется над очень широким горизонтом: благодаря Горизонтальное вращение головы, зеркало направляет его вертикально. Лазерный луч используется для измерения расстояния с первого объекта резки пучка


3D сканера Lidar является активным устройством, которое использует лазерный луч для зонда тему. В центре этого типа сканера является лазерный дальномер для определения расстояния от поверхности объекта, изучали путем подсчета времени, необходимого для возвращения импульса отраженного лазерного луча.

Так как скорость света c, как известно, оба конца времени, чтобы определить расстояние пройденное света, который дважды расстояние между сканером и поверхностью. Конечно же точность сканера по времени полета зависит от точности измерения времени возвращения t, зная, что 3.3 пикосекунд примерно время света путешествовать один миллиметр.


Лазерный дальномер сразу обнаруживает только одну точку в направлении, которое он указывает. Для этого устройство проверяет все его поле зрения пункта и должны изменить свое направление обзора для каждой меры. Можно изменить путем вращения самой камеры или с помощью системы вращающихся зеркал. Этот последний метод является наиболее часто используемым потому, что зеркала легче и может изменить направление быстрее, с большей точностью.
Время полета 3D сканеров можно измерить расстояние от 10 000 до 100 000 очков за одну секунду.









Сканер испускает лазерный луч, который при контакте с объектом отражения лазерного сканера
Сканер испускает лазерный луч, который при контакте с объектом отражения лазерного сканера

Сканер на фазовый сдвиг


Другая технология лазерных сканеров для измерения расстояний является мерой фазового сдвига. Сканер испускает лазерный луч, который при контакте с объектом отражения лазерного сканера. Длина волны лазерного излучения зависит от поставщика. Зеркало сканер возвращает лазерный луч вертикально к того же объекта. Вертикальный угол кодируются в то время как измерения расстояния.


Лазерный сканер вращается 360 ° в горизонтальной плоскости на себе. Горизонтальный угол вычисляется одновременно с измерением расстояния. Расстояние и угол вертикального и горизонтального дают полярных координат (δ, α, β), преобразуемых в декартовых координатах (x, y, z). Некоторые лазерные сканеры используют технологии измерения сдвига фазы для измерения расстояния до поверхности. Проекты для устройств инфракрасного лазерного луча, который возвращается к сканеру путем отражения. Он рассчитывает расстояние до ближайшего миллиметра путем анализа фазового сдвига между излучаемого пучка и полученный радиус.
Лазер известной синусоидальной волны транслируется лазерного источника.


Это «свет». Некоторые из лазерного луча отражается от целевого объекта к источнику. Называется «заднего света». Фаза этого «подсветка» сравнивается что света, испускаемого известно, определить «свет история». Разница между двумя пиками, называется «сдвиг фазы». Фазовый сдвиг получил соответствует 2π x время полета x частота модуляции. Сканеры сдвига фазы обычно быстрее и точнее, чем 3D во время полета лазерных сканеров, но они имеют меньший объем.









Лазерный сканер триангуляции-это активный сканер использует лазерный свет для исследования окружающей среды
Лазерный сканер триангуляции-это активный сканер использует лазерный свет для исследования окружающей среды

Триангуляция сканером


Принцип детектора с помощью лазерной триангуляции. Отображаются две позиции объекта.

Лазерный сканер триангуляции является активный сканер, что также использует лазерный свет для зондирования окружающей среды. Он указывает на тему с пучком как для один время полета и использует камеру для обнаружения точки. В зависимости от расстояния до поверхности точка появляется в другом месте в поле зрения камеры. Этот метод называется триангуляции, потому что лазерная точка, Камера и лазерный излучатель образуют треугольник. Длина стороны треугольника известно расстояние между камерой и лазерный передатчик.
Угол на стороне лазерного передатчика также известен.

Угол на стороне камеры может определяться, глядя на месте лазерной точки в поле зрения камеры. Эти три данные определяют форму и размеры треугольника и дать позиции лазерной точки. В большинстве случаев, лазер вместо периода группа просматривает объект для ускорения процесса приобретения. Национальный совет научных исследований Канада была в числе первых институтов для разработки технологии сканирования, на основе триангуляции в 19782.








В системе conoscopic лазерный луч проецируется на поверхность
В системе conoscopic лазерный луч проецируется на поверхность

Conoscopic «Голография»


В системе conoscopic, лазерный луч проецируется на поверхность затем мышления через же луч проходит через Двулучепреломление кристалл и отправляется на сенсоре CDD.
Частота дифракционных моделей могут быть проанализированы и используется для определения расстояния до поверхности. Главное преимущество conoscopic голографическая коллинеарности, то есть, одиночный луч (туда и обратно) необходимо для выполнения измерений, например измерения глубины отверстия просверлил мелко который невозможно по триангуляции.









Ручные лазерные сканеры создают образы из принципа триангуляции 3D
Ручные лазерные сканеры создают образы из принципа триангуляции 3D

Ручной сканер


Ручные лазерные сканеры создают изображения 3D из принцип триангуляции, описанной выше: точка или линия лазера проецируется на объект с помощью ручного устройства и датчик (обычно CDD датчика или позиции чувствительных устройства) измеряет расстояние до поверхности.


Позиции сохраняются на внутренней системе координат и сканер, сам перемещая свои позиции должна быть измерена. Позиция может определяться сканером, используя характерные ориентиры на поверхности сканирования (как правило, самоклеющиеся светоотражающие полосы) или с помощью метода внешнего отслеживания. Подразделение, ответственное для идентификации приходит в виде машины для трехмерного измерения с помощью камеры включены (для задания ориентации сканера) или в качестве устройства для фотограмметрии, с помощью трех или более камер, позволяя шесть степеней свободы сканера.


Оба метода, как правило, использование инфракрасных светодиодов для сканера, которые воспринимают (камера (ы) через фильтры, чтобы увидеть их несмотря на окружающее освещение.
Информация собрана с помощью компьютера и сохраняются в виде координат точек в трехмерном пространстве, используя компьютерную обработку, они могут быть преобразованы триангуляции в canvas, а затем в компьютерной модели, чаще всего в виде NURBS-поверхностей. Ручные лазерные сканеры могут объединить эти данные с помощью пассивных приемников видимого света - которые записывают текстуры и цвета - для восстановления (см. реконструирования) завершить моделирование в 3D-модели.










Структурированный свет 3D-сканеры проект яркие картины на тему
Структурированный свет 3D-сканеры проект яркие картины на тему

Структурированный легкий сканер


Структурированный свет 3D сканеры проекта яркие картины на тему и наблюдать деформацию. Шаблон может быть в одном или двух измерениях.

Пример строки как одномерный грунт. Предполагается, что на тему с помощью ЖК-проектор или лазер. А слегка смещение камеры проектора, записывает его возможной деформации. Метод похож на триангуляции используется для расчета расстояния и, следовательно, положение точек представления. Землю заметает поле зрения для того, чтобы сохранить кучу в то время, информацию о расстояниях.

Теперь возьмем пример сетки или полосы образный рисунок. Камера используется для записи деформации и сложной компьютерной программы используется для расчета расстояния до точек, составляющих эту землю. Сложность заключается в том, из-за неоднозначности. Переведите группу вертикальных полос, подметальные горизонтально тему. В простейшем случае, анализ основывается на той посылке, что последовательность полос видна слева справа совпадает с проецируемым лазерным изображение таким образом, что изображение группы слева первый лазерной проекции, ниже является вторым и так далее.

Однако в случае non-triviales целей с отверстиями, некоторые окклюзии, быстрые изменения, порядок обязательно проверяются полосы часто носят скрытый характер и может даже появиться в другом порядке, что приводит к неоднозначности в диапазонах лазеров.

Эта конкретная проблема была решена недавно, передовые технологии Multistripe laser Triangulation (MLT). Структурированный свет 3D сканирование по-прежнему активной областью исследований, порождает ряд публикаций ежегодно.

Изюминкой структурированных света 3D сканеров является скорость. Вместо того, чтобы в то время сканирования точки, они сканировать все поле зрения одновременно. Это ограничивает или устраняет искажения проблемы, связанные с движением. Существующие системы имеют возможность проверять объекты в движении в реальном времени. Недавно песня Чжан и Хуан Peisen от Университет Стоуни-Брук разработали сканирование на лету, используя цифровой fringe проекции и модулированного фазы техники (другой структурированный метод света).
Эта система имеет возможность захвата, восстановить и восстановить детали объектов, деформирующие во времени (как выражение лица) на частоте 40 кадров в секунду.









Модулированного света 3D сканеры освещают тему, используя изменения света
Модулированного света 3D сканеры освещают тему, используя изменения света

Модулированные легкий сканер


Модулированного света 3D сканеры освещают тему, используя изменения света. Как правило источник света имеет цикл, амплитуда которой описывает синусоидального шаблон. Камера обнаруживает отраженный свет, измеряет важность его изменения и определяет, что расстояние свет путешествовал.
Модулированного света также позволяет сканер игнорировать источник света, кроме лазера, так что нет никакого вмешательства.









Пассивная 3D сканеры non контакт основаны на обнаружении отраженного излучения окружающего
Пассивная 3D сканеры non контакт основаны на обнаружении отраженного излучения окружающего

Сканер без контакта пассивного


Пассивные сканеры без контакта, выдача любого типа излучения, основаны на обнаружении отраженного излучения окружающего. Большинство сканеров этого типа обнаружить видимый свет, потому что она немедленно доступна. Другие виды излучения, как можно также использовать инфракрасный. Пассивные методы могут быть дешево, потому что в большинстве случаев они не требуют устройства конкретного шоу.









Стереоскопический 3D сканеры, используя две видеокамеры
Стереоскопический 3D сканеры, используя две видеокамеры

Стереоскопический Сканеры


Стереоскопические системы обычно две камеры видео, слегка друг от друга, указывая на одной сцены. Анализируя незначительные различия между изображениями двух устройств, можно определить расстояние каждой точки в изображении. Этот метод основан на humaine5 стереоскопического видения.









Эти типы 3D сканеры используют контуры, созданные из последовательности фотографий, сделанных вокруг объекта в трех измерениях
Эти типы 3D сканеры используют контуры, созданные из последовательности фотографий, сделанных вокруг объекта в трех измерениях

Силуэт Сканеры


Эти типы 3D сканеры используют контуры, созданные из последовательности фотографий вокруг объекта в трех измерениях на фоне контрастные. Эти силуэты отделены от их происхождения и собрал друг к другу в месте оси вращения камеры для приближения объекта «визуальный корпус». С этим типом техники всех видов вогнутости объекта - как внутри чаши - не обнаружено.


Сканеры, обращающихся за помощью пользователя
Существуют другие методы, основанные на обнаружении и идентификации помогает пользователю характеристики и образует ряд различных изображений объекта, которые позволяют построить приближение. Этот тип технологии полезно быстро достичь приближения объекта, состоящий из простых фигур как зданий. Различные коммерческие программы способны как iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

Эти типы 3D сканеры основаны на принципах фотограмметрии. Каким-то образом они используют методологию, аналогичные панорамные фотографии, с этим вместо принимать изображения с фиксированной точкой для панорамы, серия изображений с различных точек взяты из фиксированного объекта для его репликации.

Моделирование данных, собранных сканером
Облака точек производства 3D-сканеры, часто не используются как. Большинство приложений не используется непосредственно, но использовать вместо 3D-модели. Это означает, например, в контексте 3D полигонального моделирования для определения и подключения соседних точек, используемых для того чтобы создать непрерывную поверхность. Большое количество алгоритмов доступны для этой работы (например, photomodeler, imagemodel).