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(dòng)掃描(active)與被動(dòng)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,是今日機(jī)器視覺研究主流之一。
接觸式掃描:
接觸式三維掃描儀透過實(shí)際觸碰物體表面的方式計(jì)算深度,如座標(biāo)測量機(jī)(CMM,CoordinateMeasuring Machine)即典型的接觸式三維掃描儀。此方法相當(dāng)精確,常被用于工程制造產(chǎn)業(yè),然而因其在掃描過程中必須接觸物體,待測物有遭到探針破壞損毀之可能,因此不適用于高價(jià)值對象如古文物、遺跡等的重建作業(yè)。此外,相較于其他方法接觸式掃描需要較長的時(shí)間,現(xiàn)今最快的座標(biāo)測量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測量,而光學(xué)技術(shù)如激光掃描儀運(yùn)作頻率則高達(dá)每秒一萬至五百萬次。
三維掃描儀
非接觸主動(dòng)式掃描:
主動(dòng)式掃描是指將額外的能量投射至物體,借由能量的反射來計(jì)算三維空間信息。常見的投射能量有一般的可見光、高能光束、超音波與X射線
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(dòng)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,以一線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。
手持激光(Handhold Laser)
手持激光
三維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參考點(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(huì)被導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中,并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型。手持式激光掃描儀,通常還會(huì)綜合被動(dòng)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。