Ove uređaje široko koriste industrije zabave za filmove ili video igre. 3D digitalne slike skeniranih objekata koriste se i za industrijski dizajn, dizajn proteze, obrnuti inženjering, kontrolu kvaliteta (digitalno skladište) ili dokumentaciju kulturnih objekata.

Beskontaktni skeneri se mogu podrediti u dve glavne kategorije, aktivne i pasivne skenere. Oni sami spadaju u mnoge potkategorije po svom tehnološkom principu.

Lidar skener se može koristiti za skeniranje zgrada, geoloških formacija itd. za proizvodnju trodimenzionalnog modelinga. Njegov radijus je orijentibilan preko veoma širokog horizonta : zahvaljujući horizontalnoj rotaciji glave, ogledalo ga usmerava vertikalno. Laserski zrak se koristi za merenje udaljenosti od prvog objekta koji seče zrak.

Lidar 3D skener je aktivan uređaj koji koristi laserski zrak za ispitivanje subjekta. U srcu ove vrste skenera je laserski rendžer koji izračunava udaljenost od površine objekta proučavanog prebrojavanjem vremena potrebnog za kružno putovanje pulsa reflektovanog laserskog zraka.

Pošto je brzina svetlosti - C - poznata, vreme povratka omogućava određivanje udaljenosti koju putuje svetlost, što je dvostruko veće rastojanje između skenera i površine. Očigledno, tačnost skenera vremena leta zavisi od preciznosti merenja vremena povratka - T - , znajući da je 3,3 pikosekunde otprilike vreme koje je potrebno svetlosti da bi se putovalo milimetar.

Laserski rangefinder detektuje samo jednu po jednu tačku u pravcu u koji je uperen. Da biste to uradili, uređaj skenira celo polje gledišta po tačku i mora da promeni smer prikaza sa svakom merom. On se može promeniti rotiranjem samog uređaja ili korišćenjem sistema rotirajućih ogledala. Ova poslednja metoda se najčešće koristi jer su ogledala lakša i mogu brže da menjaju pravac sa većom preciznošću.

Vremenski 3D skeneri mogu da izmere razdaljinu od 10.000 do 100.000 poena u sekundi.

Druga tehnologija koju koriste laserski skeneri za merenje rastojanja je merenje faznog pomeranja. Skener emituje laserski zrak koji se, u kontaktu sa objektom, reflektuje nazad na laserski skener. Talasna dužina emisije lasera varira u zavisnosti od dobavljača. Ogledalo skenera vraća laserski zrak vertikalno na isti objekat. Vertikalni ugao je kodiran u isto vreme kada i merenje rastojanja.

Laserski skener se horizontalno okreće 360° na sebi. Horizontalni ugao se izračunava istovremeno sa merom rastojanja. Udaljenost kao i vertikalni i horizontalni ugao daju polarnu koordinatu (δ, α, β) koja se konvertuje u kartesijsku koordinatu (x, y, z). Neki laserski skeneri koriste tehnologiju merenja faznog pomeranja kako bi izmerili udaljenost od površine. Uređaj projektuje infracrveni laserski zrak koji se vraća na skener odraza. On izračunava rastojanje do milimetra analizom fazne promene između emitujuće radijusa i primljenog radijusa.
Laserski zrak poznatog sinusnog talasa je rasut laserskim izvorom.

Ovo je "svetlost koja se emituje". Deo laserskog zraka se reflektuje od cilja do izvora. Ovo se zove "povratno svetlo". Faza ovog "povratnog svetla" je u poređenju sa svetlošću koja se emituje i koja određuje "istoriju emitujuće svetlosti". Razlika između dva vrha naziva se "fazni pomak". Dobijena fazna smena odgovara 2π x vreme leta x učestalost modulacije. Skeneri za faznu smenu su generalno brži i precizniji od vremenskih 3D laserskih skenera, ali imaju manji domet.

Triangulacioni laserski skener je aktivan skener koji takođe koristi lasersko svetlo za ispitivanje svog okruženja. Ukazuje na subjekat sa zrakom koji je za onaj u vreme leta i koristi kameru da locira poentu.
U zavisnosti od rastojanja do površine, tačka se pojavljuje na drugoj lokaciji u polju prikaza uređaja. Ova tehnika se naziva triangulacija jer laserska tačka, kamera i laserski emiter čine trougao. Dužina jedne strane trougla, razdaljina između kamere i laserskog emerikateta je poznata. Ugao sa strane laserskog emeritera je takođe poznat.

Ugao sa strane kamere može se odrediti tako što ćete pogledati lokaciju laserske tačke u polju prikaza kamere. Ova tri podatka određuju oblik i dimenzije trougla i daju položaj laserske tačke.
U većini slučajeva, laserska traka, a ne tačka, skenira objekat kako bi ubrzala proces nabavke.

U konoskopskom sistemu laserski zrak se projektuje na površinu, zatim refleksija kroz isti snop prolazi kroz birefringentni kristal i šalje se CDD senzoru.

Učestalost obrazaca difrakcije se može analizirati i omogućava određivanje udaljenosti od ove površine. Glavna prednost konoskopske holografije je kolinearnost, to jest da je jedan snop (kružno putovanje) neophodan za izvođenje merenja, omogućavajući na primer merenje dubine fino izbušene rupe koja je nemoguća triangulacijom.

Ručni laserski skeneri kreiraju 3D slike iz principa triangulacije : laserska tačka ili linija se projektuje na objekat pomoću ručnog uređaja, a senzor (obično CDD senzor ili uređaj osetljiv na položaj) meri udaljenost od površine.


Pozicije su zabeležene u odnosu na unutrašnji koordinatni sistem i sam skener koji je u pokretu njegova pozicija se zatim mora izmeriti.
Položaj se može odrediti pomoću karakterističnih referentnih tačaka na površini koje se skeniraju (obično adhesive reflektujuće trake) ili pomoću metoda spoljnog praćenja.
Uređaj odgovoran za ovo praćenje je u obliku koordinatne mašine za merenje opremljene ugrađenom kamerom (da bi se definisala orijentacija skenera) ili u uređaju za fotogrametriju pomoću tri ili više kamera koje omogućavaju šest stepeni slobode skenera.


Obe tehnike imaju tendenciju da koriste infracrvene LED-ove ugrađene u skener koji kamere vide kroz filtere da bi ih videle uprkos ambijentalnom osvetljenju.
Informacije prikuplja računar i beleži se kao koordinate tačaka koje se nalaze u trodimenzionalnom prostoru, korišćenjem kompjuterske obrade one se mogu pretvoriti triangulacijom u platno, a zatim u kompjuterski model, najčešće u obliku NURBS površina.
Laserski ručni skeneri mogu da kombinuju ove podatke sa pasivno vidljivim svetlosnim prijemnicima – koji beleže teksture i boje – kako bi rekonstruisali (pogledajte Reverse engineering) kompletno 3D modelovanje modela.

Strukturirani svetlosni 3D skeneri projektuju svetlosni obrazac na temu i posmatraju njegovu deformaciju. Obrazac može biti jednodimenzionalan ili dvodimenzionalan.

Uzmimo primer reda kao jednodimenzionalni obrazac. Projektuje se na temu pomoću LCD ili laserskog video projektora. Kamera neznatno pomerena od projektora, beleži njegovu moguću deformaciju. Tehnika slična triangulaciji se koristi za izračunavanje rastojanja, a samim tim i položaj tačaka koje je predstavljaju. Obrazac skenira polje prikaza da bi zapisovao informacije o udaljenosti jednu po jednu traku.

Uzmimo sada primer šare u obliku koordinatne mreže ili trake. Fotoaparat se koristi za snimanje deformacija, a složeni računarski program se koristi za izračunavanje rastojanja tačaka koje sastavljaju ovaj obrazac.
Kompleksnost je posledica dvosmislenosti. Hajde da uzmemo grupu vertikalnih pruga koje čiste temu horizontalno. U najjednostavnijem slučaju, analiza se zasniva na pretpostavki da niz bendova vidljivih sleva nadesno odgovara onoj projektovanoj laserskoj slici, tako da je slika levog benda zaista prva od laserske projekcije, sledeća je druga i tako dalje.

U slučaju ne-trivijalnih ciljeva sa rupama, okluzijama, brzim promenama dubine, međutim, redosled više nije nužno verifikovan jer su trake često skrivene i mogu se čak pojaviti drugačijim redosledom, što daje porast dvosmislenosti laserskih traka.

Ovaj konkretan problem nedavno je rešen tehnološkim napretkom pod nazivom Multistripe Laser Triangulation (MLT). Strukturirano svetlosno 3D skeniranje je i dalje aktivna oblast istraživanja koja rezultira brojnim publikacijama svake godine.

Jača tačka strukturiranih svetlosnih 3D skenera je njegova brzina. Umesto da skeniraju jednu po jednu tačku, oni skeniraju celo polje prikaza odjednom. Ovo ograničava ili eliminiše probleme izobličenja u vezi sa kretanjem. Postojeći sistemi su sposobni da skeniraju pokretne objekte u realnom vremenu. Nedavno su Song Zhang i Peisen Huang sa Univerziteta Stoni Bruk razvili on-the-fly skener koristeći digitalnu projekciju i fazno moduliranu tehniku (još jedan strukturirani svetlosni metod).
Ovaj sistem je sposoban da uhvati, rekonstruiše i reprodukuje detalje objekata koji se vremenom deformišu (kao što je izraz lica) brzinom od 40 frejmova u sekundi.

Svetlosni 3D skeneri osvetljavaju subjekat pomoću promenljivog svetla. Obično izvor svetlosti ima ciklus čija amplitude opisuje sinusoidni obrazac. Kamera detektuje reflektovanu svetlost, meri obim svoje varijacije i određuje udaljenost koju je svetlost prešla.
Modulirano svetlo takođe omogućava skeneru da ignoriše izvor svetlosti osim laserskog, tako da nema smetnji.

Skeneri koji nisu kontaktni - pasivni, ne emituje nikakvu vrstu radijacije, zasnivaju se na otkrivanju reflektovanog ambijentalnog zračenja.

Većina skenera ovog tipa detektuje vidljivo svetlo jer je odmah dostupno. Mogu se koristiti i druge vrste radijacije, kao što je infracrvena. Pasivne metode mogu biti jeftine, pošto u većini slučajeva ne zahtevaju određeni uređaj za emisiju.

Stereoskopski sistemi obično koriste dve video kamere, neznatno razmaknute, pokazujući na istu scenu. Analizom neznatnih razlika između slika dva uređaja moguće je odrediti udaljenost od svake tačke slike. Ovaj metod je zasnovan na ljudskom stereoskopskom vidu5.

Ovi tipovi 3D skenera koriste konture kreirane iz niza fotografija snimljenih oko trodimenzionalnog objekta ispred kontrastne pozadine. Ove siluete su odvojene od svoje pozadine i sklopljene jedna sa drugom na mestu osovine rotacije kamere kako bi se formirala "vizuelna ljuska" prisvajanja objekta. Sa ovom vrstom tehnike sve vrste konkativnosti objekta - kao što je unutrašnjost činije - nisu otkrivene.


Skeneri koji zahtevaju pomoć korisnika
Postoje i drugi metodi, zasnovani na detekciji uz pomoć korisnika i identifikaciji karakteristika i oblika niza različitih slika nekog objekta, kojima se omogućava konstruisanje njegovog prisvajanja. Ova vrsta tehnike je korisna za brzo pravljenje apropoksimacije objekta sastavljenog od jednostavnih oblika kao što su zgrade. Za to su sposobni razni komercijalni softveri kao što su iModeller, D-Sculptor ili RealViz-ImageModeler.

Ovi tipovi 3D skenera zasnovani su na principima fotogrametrije. Na neki način koriste metodologiju sličnu panoramskoj fotografiji, osim što se umesto da se slikaju sa fiksne tačke da bi se snimila panorama, iz fiksnog objekta se slika niz slika sa različitih tačaka kako bi se one replicirale.

Modelovanje podataka koje je prikupio skener
Point oblaci proizvedeni 3D skenerima često nisu upotrebljivi kao što jesu. Većina aplikacija ih ne koristi direktno, već umesto toga koristi 3D modelovanje. To podrazumeva, na primer, kao deo 3D poligonalnog modelovanja, određivanja i povezivanja susednih tačaka u cilju stvaranja neprekidne površine. Za ovaj rad dostupan je veliki broj algoritama (npr. fotomodeler, imagemodel).