Tridimenzionalni optični bralnik je skeniranje in 3D pridobitev
Tridimenzionalni optični bralnik je skeniranje in 3D pridobitev

3D skener


Tridimenzionalni optični bralnik je naprava, ki analizira predmete ali njihovi neposredni okolici zbrati določene informacije o obliki in morda na videz (barva, tekstura) od teh. Zbrani podatki se lahko nato uporabijo za izgradnjo CGI tridimenzionalnih (digitalnih predmetov) za različne namene.

Te naprave so veliko uporablja v industriji zabave za filmov ali video igre. Digitalne slike skeniranih predmetov v 3D se uporabljajo tudi za industrijsko oblikovanje, oblikovanje proteze, obratnega inženirstva, za nadzor kakovosti (digitalni repozitorij) ali dokumentacije predmetov kulturne dediščine.

Sans stiki skenerji lahko razdelimo v dve glavni kategoriji, aktivno in pasivno skenerji. So sami v veliko podkategorije, ki temelji na njihovo tehnološko načelo.







Skener se lahko uporablja za skeniranje stavb
Skener se lahko uporablja za skeniranje stavb

Skener z letenjem


Lidar skener lahko uporabijo za skeniranje stavb, geološke formacije, itd za proizvodnjo model v treh dimenzijah. POLMEROM je nastavljiv preko širokega obzorja: zaradi horizontalne rotacije glave, ogledalo usmeri navpično. Laserski žarek se uporablja za merjenje razdalje z prvi predmet rezanje žarek


3D skener Lidar je aktivno napravo, ki uporablja laserskega žarka, da sonda predmet. V središču te vrste skenerja je laserski daljinomer za določitev razdalje od površine predmeta študiral z štetje čas, potreben za vrnitev utrip odraža laserski žarek.

Saj je znano, hitrost svetlobe c, odzivni čas za določitev razdalje potoval s svetlobo, ki je dvakrat razdalja med skener in površino. Seveda, natančnost skenerja po času letenja je odvisna od točnosti meritev čas vrnitve t, vedoč, da 3.3 picoseconds je približno čas, ki ga svetlobe potovati en milimeter.


Laserski daljinomer zazna naenkrat le eno točko v smer, ki kaže. Za to, mehanizma pregleda vse njegovo vidno polje po točkah in morate spremeniti svojo smer pogleda v vsak ukrep. Ga je mogoče spremeniti z vrtenjem kamere, sam ali s pomočjo sistema vrtijo ogledala. Ta način je najbolj pogosto uporablja, ker ogledala so lažji in lahko spremenite smer hitreje z več natančnosti.
Čas letenja 3D skenerji lahko merijo oddaljenost od 10 000 do 100 000 točk na sekundo.









Radarska antena oddaja laserski žarek, ki v stiku z predmet, se odraža z laserjem skener
Radarska antena oddaja laserski žarek, ki v stiku z predmet, se odraža z laserjem skener

Skener faznega zamika


Druge tehnologije uporabljajo laserski skenerji za merjenje razdalje je merilo faznega zamika. Radarska antena oddaja laserski žarek, ki v stiku z predmet, se odraža laser skener. Valovna dolžina laserskega emisij je odvisen od ponudnika. Ogledalo skener vrne laserski žarek navpično proti istega predmeta. Navpični kot kodiran sočasno z merjenjem razdalje.


Laserski merilnik vrti 360 ° sama v vodoravni položaj. Vodoravni kot izračunamo hkrati z merjenjem razdalje. Razdalje in kota, vertikalno in horizontalno dati polarni koordinatni (δ, α, β), ki se pretvori v kartezični (x, y, z). Nekaj velikostno uporabite faza premika merilne tehnologije za merjenje razdalje na površino. Naprava projektov infrardečega laserskega žarka, ki vrne radarska antena z razmišljanje. Z analizo faznega zamika med oddajanega žarka in prejetih polmer izračuna razdaljo na najbližji milimeter.
Laser znano sinusni val oddaja laser vira.


To je \lahko\. Nekateri laserski žarek se odraža od cilja do vira. Se imenuje \nazaj svetlobe\. Fazo tega \nazaj svetlobe\ je v primerjavi z svetlobe oddaja znan ugotoviti \svetlobe zgodovine\. Razlika obeh vrhov se imenuje \phase shift\. Premik faze pridobljenih ustreza 2π x časa letenja x pogostost modulacije. Faza premika skenerji so običajno hitrejši ter več natančen mimo 3D v času letenja laserskih skenerjev, vendar imajo manjši obseg.









Laserske triangulacije skener je aktivno skener, da uporablja lasersko svetlobo na sondo svoje okolje
Laserske triangulacije skener je aktivno skener, da uporablja lasersko svetlobo na sondo svoje okolje

S triangulacijo skener


Načelo uporabe detektor laserske triangulacije. Dve mesti predmeta so prikazani.

Laserske triangulacije skener je aktivno skener, da tudi uporablja lasersko svetlobo na sondo svoje okolje. Kaže na predmet s snopom kot eno z letenjem in uporablja kamero najti točke. Glede na oddaljenost površino, točke se pojavi v drugem kraju v vidno polje kamere. Ta tehnika se imenuje triangulacije, ker točke laser, kamera in laserski oddajnik obliki trikotnika. Dolžina strani trikotnika, razdalja med kamero in lasersko oddajnik je znan.
Znan je tudi kot na strani laserski oddajnik.

Kot na strani kamere se lahko določijo s pogledom na mesto pika laser v vidno polje kamere. Teh treh podatkov določi obliko in dimenzije trikotnika in zagotovila položaj laserske točke. V večini primerov, laser namesto obdobja pasu, skenira predmet pospešiti postopek nabave. Državni svet raziskave Kanada je bila med prvo ustanove za razvoj tehnologije skeniranja na osnovi triangulacije v 19782.








V conoscopic sistemu laserski žarek je projicirano na površino
V conoscopic sistemu laserski žarek je projicirano na površino

Conoscopic Holografija


V sistemu conoscopic, laserski žarek je projicirano na površino, nato razmišljanje skozi isti gredi skozi birefringent kristal in poslano na kongresni senzorja.
Pogostost uklonske vzorce lahko obdelujejo in uporabljajo za določitev razdalje na površino. Glavna prednost conoscopic Holografija je kolinearnosti, to je en sam pramen (povratni let) je potrebno opravljati meritve, na primer merjenje globine luknje izvrtane fino kar je nemogoče s triangulacijo.









Ročni laserski skenerji ustvariti slike iz načela triangulacije 3D
Ročni laserski skenerji ustvariti slike iz načela triangulacije 3D

Ročni pregledovalnik


Ročni laserski skenerji ustvariti slike 3D iz opisani nad princip triangulacije: točke ali črte laser je projicirano predmeta z ročno napravo in senzor (običajno kongresni senzor ali položaj občutljivo napravo) izmeri razdaljo na površino.


Pozicije so shranjene v notranji koordinatni sistem in optičnem bralniku se gibljejo svoj položaj je treba izmeriti. Položaj lahko določi skener z značilno mejniki na površino se radarska antena (običajno od odsevni lepilni trakovi) ali z uporabo metode zunanje sledenje. Enota, ki je odgovorna za ta opredelitev prihaja v obliki stroj za ukrep tridimenzionalni opremljen s kamero vključiti (nastaviti usmerjenost skener) ali kot napravo za fotogrametrijo, ki z uporabo treh ali več kamer, ki omogoča šest prostostnih skenerja.


Obe tehniki, ki se nagibajo k uporabi infrardeče LED vključene v skener, ki ju (kamero (s) skozi filtre, da jih kljub razsvetljava.
Podatki so zbrani z računalnikom in shranjene kot koordinate točke v tridimenzionalnem prostoru, z računalniško obdelavo, to moči spremeniti s triangulacijo v platno, in nato v računalniški model, najpogosteje v obliki NURBS površin. Ročni laserski skenerji lahko združite te podatke z pasivni sprejemniki vidne svetlobe -, ki snemajo teksture in barve - v postaviti v prejšnje stanje (glej obratno inženirstvo) dokončanje modeliranje v 3D-modelu.










Strukturiran svetlobe 3D skenerji projekt svetlo vzorec na temo
Strukturiran svetlobe 3D skenerji projekt svetlo vzorec na temo

Strukturiran svetlobe skener


Strukturiran svetlobe 3D skenerji projekt svetlo vzorec na temo in opazovati na deformacije. Vzorec je lahko v enem ali dveh dimenzij.

Primer vrstice kot enodimenzionalna tleh. Je projicira na temo z LCD projektor ali laser. A nekoliko izravna kamera projektor, zapiše svoje morebitne deformacije. Tehnika, ki je podoben triangulacije za izračun razdalje, in zato položaj točke, ki predstavljajo. Tla razmahne vidno polje za shranjevanje kup naenkrat, informacije o razdalje.

Zdaj zgledujejo po mreži ali trak v obliki vzorec. Kamere se uporablja za zapis na deformacije in zapleteni računalniški program za izračun razdalje točk, ki sestavljajo ta razlog. Kompleksnost je zaradi dvoumnosti. Sprejeti skupina navpične črte, pometanje vodoravno temo. V najpreprostejšem primeru, analiza temelji na predpostavki, da zaporedje pasovih vidna od desne proti levi ujema sliko načrtovanih laser tako, da slika na skrajni levi pas je prvi laserske projekcije, naslednjih je drugi in tako naprej.

Pri-triviales ciljev z luknje, nekaj occlusions, hitro globino sprememb, vendar vrstni red je nujno preveriti da pasovi so pogosto skriti in celo pojavita v drugačnem vrstnem redu, ki je povzročil nejasnosti v pasovih laserji.

Ta težava je nedavno razrešena z napredno tehnologijo, imenovano Multistripe laser Triangulation (MLT). Strukturiran svetlobe 3D skeniranje je še vedno aktivno področje raziskav, ki je povzročil številne publikacije vsako leto.

Vrhunec strukturiran svetlobe 3D skenerji je hitrost. Namesto da bi poiskala točko v času, jih optično celotno vidno polje, ob istem času. To omejuje ali odpravi izkrivljanje težav, povezanih s pretokom. Obstoječi sistemi ne zmožen v skandirati predmete v gibanju v realnem času. Nedavno, pesem Zhang in Peisen Huang iz Stony Brook University razvili skeniranje na letenje, z uporabo digitalnih robu projekcija in moduliran fazi tehnika (druga strukturirana svetlobe metoda).
Ta sistem je zmožen v kapitan, obnovo in obnovi podrobnosti predmetov deformirati v času (kot izrazu obraza) pri frekvenci 40 slik na sekundo.









Modulirani svetlobe 3D skenerji osvetlitev predmet z uporabo spreminjajoče svetlobe
Modulirani svetlobe 3D skenerji osvetlitev predmet z uporabo spreminjajoče svetlobe

Modulirani svetlobe skener


Modulirani svetlobe 3D skenerji osvetlitev predmet z uporabo spreminjajoče svetlobe. Običajno, vir svetlobe je cikel, katere amplituda opisuje sinusoidno vzorec. Fotoaparat zazna odbite svetlobe, meri pomembnost njeno variranje in določa svetlobo je prevožena razdalja.
Modulirani svetlobe omogoča tudi skener za prezreti vir svetlobe razen laser, tako da ni nobenih motenj.









Pasivni 3D skenerji brezkontaktno temeljijo na odkrivanje odraža zunanjega sevanja
Pasivni 3D skenerji brezkontaktno temeljijo na odkrivanje odraža zunanjega sevanja

Skener brez stika pasivno


Pasivni skenerji brez stika, da izdajo vse vrste sevanja, temeljijo na odkrivanje odraža zunanjega sevanja. Največ radarska antena te vrste odkriti vidne svetlobe, ker je takoj na voljo. Druge vrste sevanja, kot lahko tudi infrardeči. Pasivne metode lahko poceni, saj v večini primerov ne zahtevajo posebne kažejo napravo.









Stereoskopski 3D skenerji z dvema video kamere
Stereoskopski 3D skenerji z dvema video kamere

Stereoskopski skenerji


Stereoskopski sistemi običajno dve kameri televizija, rahlo narazen, kažejo na isti prizor. Z analizo rahle razlike med slikami dveh naprav, je mogoče ugotoviti razdaljo vsake točke na sliki. Ta metoda temelji na humaine5 stereoskopski vid.









Te vrste 3D skenerji uporaba usmeritve, ustvarjen iz zaporedja fotografije, posnete okrog predmeta v treh dimenzijah
Te vrste 3D skenerji uporaba usmeritve, ustvarjen iz zaporedja fotografije, posnete okrog predmeta v treh dimenzijah

Skenerji z silhueto


Te vrste 3D skenerji uporaba usmeritve, ustvarjen iz zaporedje fotografije, posnete okrog predmeta v treh dimenzijah glede na kontrastu. Te silhuet so ločeni od svoje ozadje in sestavljeni med seboj na lokacije os vrtenja kamere v obliki \vizualne trupa\ približevanje predmeta. S to vrsto tehnik vse vrste konkavnost predmeta - kot notranji skledo - ne zazna.


Skenerji, ki iščejo pomoč uporabnik
Obstajajo druge metode, ki temeljijo na odkrivanje in identifikacija pomaga uporabniku značilnosti in tvori vrsto različnih slike predmeta, ki omogočajo zgraditi približek tega. Tovrstna tehnologija je uporabna za hitro doseganje približevanje predmet sestavljena iz preproste oblike, kot so zgradbe. Različne komercialne programske opreme so lahko kot iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

Te vrste 3D skenerji temeljijo na načelih fotogrametrijo. Nekako jih uporabljajo metodologije, ki je podoben panoramske fotografije, s tem namesto tega zavzeti slike od fiksne točke zavzeti panorama, slik iz različnih točk je vzeta iz določen objekt v nazaj upogoniti to.

Modeliranje podatkov, zbranih z skener
Oblaki točk, ki jih 3D skenerji so pogosto niso uporabni kot kaj. Večina aplikacij ne neposredno uporabljajo, vendar namesto 3D modela. To pomeni, na primer v okviru 3D poligonalno modeliranje za določitev in povezovanje sosednjih točk, da se ustvari zvezno površino. Veliko število algoritmi so na voljo za to delo (na primer, photomodeler, imagemodel).