三维扫描仪是扫描及三维采集
三维扫描仪是扫描及三维采集

三维扫描仪


三维扫描仪是分析的对象或其周围的环境,以收集准确的信息窗体上和可能的外观 (颜色、 纹理) 这些设备。这样收集的数据可以用于各种目的构建图像合成的三个维度 (数字对象)。
这些设备是由行业娱乐公司广泛合作,用于电影或视频游戏。数字图像的 3D 扫描的对象也习惯于工业设计,对假体的设计、 逆向工程,质量 (数字存储库) 的控制或文化对象的文档。
San 联系人扫描仪可以分为两个主要类别,主动和被动的扫描仪。他们来他们自己到基于其技术原理的多子类别。







这种扫描仪可以用来扫描建筑物
这种扫描仪可以用来扫描建筑物

时间的飞行激光扫描仪


这种激光雷达扫描仪可以用来扫描建筑物、 地质构造等,以产生三维建模。它的半径是可调的在一个非常广泛的视野 ︰ 由于水平旋转胎头,一面镜子指示垂直。激光束用来测量的距离与第一个对象切割光束
3D 激光雷达扫描仪是有源器件,用激光束来探测主题。在这种类型的心是扫描仪的激光测距仪计算到计数的往返行程中的反射的激光束脉冲所需的时间,研究的对象表面的距离。
因为光 c 的速度已知的时间确定距离乘光,是扫描仪和表面之间距离的两倍。很明显,飞行激光扫描仪精度的时间依赖于对精度的测量返回的时间 t,3.3 皮秒的时间大约光采取旅行一毫米是。

激光测距仪检测在它所指的方向一次只有一个点。要做到这一点,该装置扫描所有他的视野由点点,必须更改其方向的视图为每个度量值。通过旋转相机本身或使用的旋转镜系统,它可以改变了。这最后一种方法是最常用的因为镜子是轻和可以改变方向更快速与更高的精度。
时间飞行 3D 扫描仪可以测量的距离由一万个至 100 000 点每秒。









扫描仪发出的激光光束,接触的对象,被反射回的激光扫描仪
扫描仪发出的激光光束,接触的对象,被反射回的激光扫描仪

相移激光扫描仪


另一种技术,利用激光扫描仪测量距离是相移的测量。扫描仪发出的激光光束,接触的对象,被反射回的激光扫描仪。激光辐射波长取决于提供程序。扫描仪的镜子返回激光束垂直走向相同的对象。垂直角距离测量同时进行编码。

激光扫描仪上本身旋转 360 ° 水平。同时计算水平角测量的距离。距离和角度垂直和水平给极坐标 (δ,α,β) 转换为笛卡尔坐标 (x,y,z)。一些激光扫描仪使用测量的相移技术来测量到表面的距离。设备项目返回到扫描仪反射红外激光束。它通过分析阶段之间的发射的光束并接收的半径转向计算到最近毫米的距离。
一个已知的正弦波的激光是由激光源分发的。
它是 ' 发射光。激光束的一部分被反映回从目标到源。被称为\光的回报\。已知的确定的\光历史\发出的灯光相比是这种\回光\的阶段。两座山峰之间的差异被称为\相位\。获得的相移对应 2 π x 的调制频率的飞行时间。相移扫描仪通常更快,比 3D 更准确时间飞行激光扫描仪,但他们有一个更小的范围。









激光三角测量扫描仪是利用激光来探测其环境积极扫描仪
激光三角测量扫描仪是利用激光来探测其环境积极扫描仪

扫描仪的三角剖分


探测器原理,使用激光三角法。显示两个物体的位置。
激光三角测量扫描仪是利用激光来探测其环境积极扫描仪。他指出,用一束至于飞行时间一个个主题并使用相机定位点。到表面的距离,点出现在视野中相机的不同位置。这种技术被称为三角剖分,因为点激光、 摄像头和激光发射器构成一个三角形。三角形边的长度,相机和激光发射器之间的距离而闻名。
在激光发射器的边角也是众所周知的。
看着相机视野中的激光点的位置,可确定在相机的边角。这些三个数据确定的形状和尺寸的三角形,并给激光点的位置。在大多数情况下,激光,而不是一个点乐队,扫描要加快习得过程的对象。加拿大国家研究理事会是第一研究所开发的基于三角剖分在 19782 扫描技术之间。








锥光系统中激光束投射到面上
锥光系统中激光束投射到面上

锥光全息


锥光系统中激光束投射到表面,然后通过同一光束反射穿过双折射晶体和 CCD 传感器上发送。衍射图样的频率可以解析和用来确定从表面的距离。锥光全息术的主要优点是洞的存在共线性,即单光束 (往返) 是洞的必要的测量,例如测量细钻,这是洞的不可能的三角剖分的深度。









手动激光扫描仪创建图像 3D 从三角剖分的原理
手动激光扫描仪创建图像 3D 从三角剖分的原理

手动扫描


手动激光扫描仪创建图像 3D 从上文所述的三角测量原理 ︰ 点或激光线投射到对象使用手动装置和一个传感器 (通常 CCD 传感器或位置敏感器件) 测量表面之间的距离。

位置记录针对内部的坐标系统和扫描仪移动然后必须测量它的位置。可以确定的位置,通过扫描仪在扫描 (通常的反光条胶) 的表面上使用提示点功能或使用外部跟踪方法。负责此鉴定进来形式的三维测量机配备一个镜头单元纳入 (以定义扫描仪的方向) 或作为摄影测量使用三个或多个摄像机对六个自由度的扫描仪设备。
这两种技术倾向于使用红外 led 纳入扫描仪通过相机 (s) 被认为是通过筛选器以查看它们尽管环境照明。

信息是由一台计算机收集和记录,通过三角剖分在画布上,然后在计算机模型中,最常在 NURBS 曲面的形式,可以转换三维的空间中的点的坐标,使用计算机处理。手持式激光扫描仪可以将此数据结合被动的可见光-记录的纹理和颜色-恢复 (见反向工程) 一个完整的三维模型。










结构光三维扫描仪项目光模式关于
结构光三维扫描仪项目光模式关于

结构光扫描仪


结构光三维扫描仪项目光模式主体和观察变形。模式可以在一个或两个维度。
举例来说,一条线作为一维的地面。它被投射到主题使用液晶屏或激光的视频投影仪。投影仪稍微偏离摄像机,记录他的畸形。类似于三角剖分技术用于计算距离,和因此代表点的位置。在地上扫视野要注册,一个乐队在一段时间,与距离有关的信息。
现在举一个主题在网格或乐队的形式。相机用来记录的变形和复杂的计算机程序用于计算调用这地面的点的距离。复杂性是含糊不清。采取一个小组进行水平扫描,主题的垂直条纹。最简单的情况,分析基于推定乐队可见从左向右的顺序匹配图像投影的激光,乐队最左边的图像是第一次的激光投影的方式,以下是第二个,等等。

对于非平凡的目标有孔的遮挡,快速深度的变化,然而,顺序是必要的检查团伙往往隐藏和甚至可以出现顺序不同,引起歧义的波段激光器。
这一特定问题,最近已由称为技术进步Multistripe laser Triangulation (MLT).结构光三维扫描仍然是研究的活跃的引起众多的出版物每年领域。
结构光三维扫描仪的强点是它的速度。而不是一次扫描一个点,他们一次扫描整个视野。这将限制或消除与运动相关的失真问题。现有的系统都能够扫描实时运动的物体。最近,宋张和纽约州立大学石溪分校培生黄了扫描仪上使用数字条纹投影和相位调制的技术 (另一种结构光方法) 飞。
该系统是能够抓住、 重建和呈现频率为每秒 40 帧在时间 (作为一种面部表情) 翘曲的对象的详细信息。









调制的光三维扫描仪阐明使用光影变化的主题
调制的光三维扫描仪阐明使用光影变化的主题

调制光扫描仪


调制的光三维扫描仪解说使用光影变化的学科。通常情况下,光源有一个周期,描述一个正弦波模式的振幅。相机检测反射的光、 措施及其变化的重要性,并且确定光已经走过的路。
调制的光还允许扫描仪以忽略非激光光源,无干扰。









被动的非接触式三维扫描仪基于检测的反射环境辐射
被动的非接触式三维扫描仪基于检测的反射环境辐射

无被动接触扫描


无接触,作为发行人的任何类型的辐射,被动扫描器基于反射环境辐射检测。这种类型的大多数扫描仪检测可见光,因为它是立即可用。也可以使用其他类型的辐射,如红外。因为在大多数情况下他们不需要任何特定的传输装置,可以便宜,被动的方法。









立体 3D 扫描仪使用两个摄像头
立体 3D 扫描仪使用两个摄像头

立体扫描仪


立体系统使用通常两个摄像头视频,稍有间隔,指向相同的场景。通过分析图像的两个设备之间的细微差别,就可以确定图像的每个点的距离。这种方法基于视觉立体 humaine5。









这些类型的 3D 扫描仪使用从序列照片周围三个维度中的对象创建的轮廓
这些类型的 3D 扫描仪使用从序列照片周围三个维度中的对象创建的轮廓

侧面影像扫描仪


这些类型的 3D 扫描仪使用轮廓创建从一个序列对比背景的三维对象周围拍摄的照片。这些剪影脱离他们的背景和组装在一起给其他人的相机,形成一个\视觉船体\旋转轴的位置对象的近似。这种类型的技术与各种对象-作为一个碗里面凹未检测到。


扫描仪需要的用户提供援助
还有其他的方法,基于检测和识别辅助用户的特征和形成了一系列不同的图像的对象,允许建立它的近似值。这种类型的技术很有用,迅速实现对象组成的简单的形状,如建筑物的近似值。各种商业软件包有能力作为iModeller, D-Sculptor ou RealViz-ImageModeler.

这些类型的 3D 扫描仪基于摄影测量的原则。某种程度上他们使用一种方法类似于全景摄影,这几乎相反采取图像从一个固定的点采取全景,采取一系列的图像从不同的角度是到一个固定的物体来复制它。

通过扫描仪采集的数据进行建模
用 3D 扫描仪制作散点图通常都不能用作什么。大多数应用程序不直接使用,但使用而不是 3D 建模。这意味着,例如通过 3D 多边形建模来确定并连接相邻点以创建一个连续的表面。大量的算法是用于这项工作 (例如,photomodeler, imagemodel).