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調(diào)變光(ModulatedLighting)調(diào)變光三維掃描儀在時(shí)間上連續(xù)性的調(diào)整光線的強(qiáng)弱,常用的調(diào)變方式是周期性的正弦波。借由觀察視頻每個(gè)像素的亮度變化與光的相位差,即可推算距離深度。調(diào)變光源可采用激光或投影機(jī),而激光光能達(dá)到極高之精確度,然而這種方法對于噪聲相當(dāng)敏感。非接觸被動式掃描被動式掃描儀本身并不發(fā)射任何輻射線(如激光),而是以測量由待測物表面反射周遭輻射線的方法,達(dá)到預(yù)期的效果。由于環(huán)境中的可見光輻射,是相當(dāng)容易獲取并利用的,大部分這類型的掃描儀以偵測環(huán)境的可見光為主。但相對于可見光的其他輻射線,如紅外線,也是能被應(yīng)用于這項(xiàng)用途的。因?yàn)榇蟛糠智闆r下,被動式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支持,這類被動式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertian surface)的物體。徐州特殊高精度便攜式三坐標(biāo)類型
三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的點(diǎn)云(pointcloud),這些點(diǎn)可用來插補(bǔ)成物體的表面形狀,越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建更精確的模型(這個(gè)過程稱做三維重建)。若掃描儀能夠獲取表面顏色,則可進(jìn)一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖,亦即所謂的材質(zhì)印射(texturemapping)。三維掃描儀可類比為照相機(jī),它們的視線范圍都呈現(xiàn)圓錐狀,信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息,而三維掃描儀測量的是距離。由于測得的結(jié)果含有深度信息,因此常以深度視頻(depthimage)或距離視頻(rangedimage)稱之。南京微型高精度便攜式三坐標(biāo)施工因?yàn)榇蠹s3.3皮秒(picosecond;微微秒)的時(shí)間,光信號就走了1毫米。
色度成形法(ShapefromShading)早期由B.K.P.Horn等學(xué)者提出,使用視頻像素的亮度值代入預(yù)先設(shè)計(jì)之色度模型中求解,方程式之解即深度信息。由于方程組中的未知數(shù)多過限制條件,因此須借由更多假設(shè)條件縮小解集之范圍。例如加入表面可微分性質(zhì)(differentiability)、曲率限制(curvatureconstraint)、光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解。此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法。立體光學(xué)法(PhotometricStereo)為了彌補(bǔ)光度成形法中單張照片提供之信息不足,立體光學(xué)法采用一個(gè)相機(jī)拍攝多張照片,這些照片的拍攝角度是相同的,其中的差別是光線的照明條件。**簡單的立體光學(xué)法使用三盞光源,從三個(gè)不同的方向照射待測物,每次*打開一盞光源。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學(xué)中的完美漫射(perfectdiffusion)模型解出物體表面的梯度向量(gradients),經(jīng)過向量場的積分后即可得到三維模型。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertiansurface)的物體。
由于三維掃描儀的掃描范圍有限,因此常需要變換掃描儀與物體的相對位置或?qū)⑽矬w放置于電動轉(zhuǎn)盤(turnabletable)上,經(jīng)過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個(gè)片面模型集成的技術(shù)稱做視頻配準(zhǔn)(imageregistration)或?qū)R(alignment),其中涉及多種三維比對(3D-matching)方法。三維掃描儀分類為接觸式(contact)與非接觸式(non-contact)兩種,后者又可分為主動掃描(active)與被動掃描(passive),這些分類下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法。使用可見光視頻達(dá)成重建的方法,又稱做基于機(jī)器視覺(vision-based)的方式,是***機(jī)器視覺研究主流之一。可反射的貼片-用來當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用。
以**形激光條紋取代單一激光光點(diǎn),將激光條紋對待測物作掃描,大幅加速了整個(gè)測量的進(jìn)程。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測距激光掃描技術(shù)的協(xié)會之一(1978)。手持激光(HandholdLaser)手持激光掃描儀透過上述的三角形測距法建構(gòu)出3D圖形:透過手持式設(shè)備,對待測物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線性激光光。以兩個(gè)或兩個(gè)以上的偵測器(電耦組件或位置感測組件)測量待測物的表面到手持激光產(chǎn)品的距離,通常還需要借助特定引用點(diǎn)-通常是具黏性、可反射的貼片-用來當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù),會被導(dǎo)入電腦中,并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型。手持式激光掃描儀,通常還會綜合被動式掃描(可見光)獲得的數(shù)據(jù)(如待測物的結(jié)構(gòu)、色彩分布),建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。乃是在定點(diǎn)上拍攝四周視頻使之得以重建場景環(huán)境。揚(yáng)州微型高精度便攜式三坐標(biāo)密度
被動式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支持,這類被動式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜。徐州特殊高精度便攜式三坐標(biāo)類型
三角測距(Triangulation)三角測距3D激光掃描儀,也是屬于以激光光去偵測環(huán)境情的主動式掃描儀。相對于飛時(shí)測距法,三角測距法3D激光掃描儀發(fā)射一道激光到待測物上,并利用攝影機(jī)查找待測物上的激光光點(diǎn)。隨著待測物(距離三角測距3D激光掃描儀)距離的不同,激光光點(diǎn)在攝影機(jī)畫面中的位置亦有所不同。這項(xiàng)技術(shù)之所以被稱為三角型測距法,是因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)、攝影機(jī),與激光本身構(gòu)成一個(gè)三角形。在這個(gè)三角形中,激光與攝影機(jī)的距離、及激光在三角形中的角度,是我們已知的條件。透過攝影機(jī)畫面中激光光點(diǎn)的位置,我們可以決定出攝影機(jī)位于三角形中的角度。這三項(xiàng)條件可以決定出一個(gè)三角形,并可計(jì)算出待測物的距離。在很多案例中,以**形激光條紋取代單一激光光點(diǎn),將激光條紋對待測物作掃描,大幅加速了整個(gè)測量的進(jìn)程。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測距激光掃描技術(shù)的協(xié)會之一(1978)。徐州特殊高精度便攜式三坐標(biāo)類型
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