揚(yáng)州替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

時(shí)差測(cè)距（Time-of-Flight）時(shí)差測(cè)距（time-of-flight，或稱(chēng)'飛時(shí)測(cè)距'）的3D激光掃描儀是一種主動(dòng)式（active）的掃描儀，其使用激光光探測(cè)目標(biāo)物。圖中的光達(dá)即是一款以時(shí)差測(cè)距為主要技術(shù)的激光測(cè)距儀（laserrangefinder）。此激光測(cè)距儀確定儀器到目標(biāo)物表面距離的方式，是測(cè)定儀器所發(fā)出的激光脈沖往返一趟的時(shí)間換算而得。即儀器發(fā)射一個(gè)激光光脈沖，激光光打到物體表面后反射，再由儀器內(nèi)的探測(cè)器接收信號(hào)，并記錄時(shí)間。由于光速（speedoflight){\displaystylec}為一已知條件，光信號(hào)往返一趟的時(shí)間即可換算為信號(hào)所行走的距離，此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍，故若令{\displaystylet}為光信號(hào)往返一趟的時(shí)間，則光信號(hào)行走的距離等于{\displaystyle(c\cdott)/2}。顯而易見(jiàn)的，時(shí)差測(cè)距式的3D激光掃描儀，其量測(cè)精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測(cè)時(shí)間{\displaystylet}此種方法可以一次測(cè)量多點(diǎn)或大片區(qū)域，故能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。揚(yáng)州替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

立體視覺(jué)法（Stereoscopic）傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)使用兩個(gè)放在一起的攝影機(jī)，平行注視待重建之物體。此方法在概念上，類(lèi)似人類(lèi)借由雙眼感知的視頻相疊推算深度[1]（當(dāng)然實(shí)際上人腦對(duì)深度信息的感知?dú)v程復(fù)雜許多），若已知兩個(gè)攝影機(jī)的彼此間距與焦距長(zhǎng)度，而截取的左右兩張圖片又能成功疊合，則深度信息可迅速推得。此法須仰賴(lài)有效的圖片像素匹配分析（correspondenceanalysis），一般使用區(qū)塊比對(duì)（blockmatching）或?qū)O幾何（epipolargeometry）算法達(dá)成。使用兩個(gè)攝影機(jī)的立體視覺(jué)法又稱(chēng)做雙眼視覺(jué)法（binocular），另有三眼視覺(jué)（trinocular）與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法。揚(yáng)州微型高精度便攜式三坐標(biāo)概念設(shè)計(jì)建構(gòu)出更完整的待測(cè)物3D模型。

接觸式掃描接觸式三維掃描儀透過(guò)實(shí)際觸碰物體表面的方式計(jì)算深度，如座標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM,CoordinateMeasuringMachine）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(guò)程中必須接觸物體，待測(cè)物有遭到探針破壞損毀之可能，因此不適用于高價(jià)值對(duì)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(zhǎng)的時(shí)間，現(xiàn)今**快的座標(biāo)測(cè)量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測(cè)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(wàn)至五百萬(wàn)次。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(lái)計(jì)算三維空間信息。常見(jiàn)的投射能量有一般的可見(jiàn)光、高能光束、超音波與X射線(xiàn)。

以**形激光條紋取代單一激光光點(diǎn)，將激光條紋對(duì)待測(cè)物作掃描，大幅加速了整個(gè)測(cè)量的進(jìn)程。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測(cè)距激光掃描技術(shù)的協(xié)會(huì)之一（1978）。手持激光（HandholdLaser）手持激光掃描儀透過(guò)上述的三角形測(cè)距法建構(gòu)出3D圖形：透過(guò)手持式設(shè)備，對(duì)待測(cè)物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線(xiàn)性激光光。以?xún)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的偵測(cè)器（電耦組件或位置感測(cè)組件）測(cè)量待測(cè)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(lái)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(huì)綜合被動(dòng)式掃描（可見(jiàn)光）獲得的數(shù)據(jù)（如待測(cè)物的結(jié)構(gòu)、色彩分布），建構(gòu)出更完整的待測(cè)物3D模型。此法之后由Woodham派生出立體光學(xué)法。

手持激光（HandholdLaser）手持激光掃描儀透過(guò)上述的三角形測(cè)距法建構(gòu)出3D圖形：透過(guò)手持式設(shè)備，對(duì)待測(cè)物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線(xiàn)性激光光。以?xún)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的偵測(cè)器（電耦組件或位置感測(cè)組件）測(cè)量待測(cè)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(lái)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(huì)綜合被動(dòng)式掃描（可見(jiàn)光）獲得的數(shù)據(jù)（如待測(cè)物的結(jié)構(gòu)、色彩分布），建構(gòu)出更完整的待測(cè)物3D模型。結(jié)構(gòu)光源（StructuredLighting）將一維或二維的圖像投影至被測(cè)物上，根據(jù)圖像的形變情形，判斷被測(cè)物的表面形狀，可以非?？斓乃俣冗M(jìn)行掃描，相對(duì)于一次測(cè)量一點(diǎn)的探頭，此種方法可以一次測(cè)量多點(diǎn)或大片區(qū)域，故能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。另有三眼視覺(jué)（trinocular）與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法。揚(yáng)州替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

借助人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)之獨(dú)特性能，輔助完成重建程序。揚(yáng)州替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(duì)位置或?qū)⑽矬w放置于電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)（turnabletable）上，經(jīng)過(guò)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(chēng)做視頻配準(zhǔn)（imageregistration）或?qū)R（alignment），其中涉及多種三維比對(duì)（3D-matching）方法。三維掃描儀分類(lèi)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(lèi)下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法。使用可見(jiàn)光視頻達(dá)成重建的方法，又稱(chēng)做基于機(jī)器視覺(jué)（vision-based）的方式，是***機(jī)器視覺(jué)研究主流之一。揚(yáng)州替換高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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