時差測距(Time-of-Flight)時差測距(time-of-flight,或稱'飛時測距')的3D激光掃描儀是一種主動式(active)的掃描儀,其使用激光光探測目標(biāo)物。圖中的光達(dá)即是一款以時差測距為主要技術(shù)的激光測距儀(laserrangefinder)。此激光測距儀確定儀器到目標(biāo)物表面距離的方式,是測定儀器所發(fā)出的激光脈沖往返一趟的時間換算而得。即儀器發(fā)射一個激光光脈沖,激光光打到物體表面后反射,再由儀器內(nèi)的探測器接收信號,并記錄時間。由于光速(speedoflight){\displaystylec}為一已知條件,光信號往返一趟的時間即可換算為信號所行走的距離,此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍,故若令{\displaystylet}為光信號往返一趟的時間,則光信號行走的距離等于{\displaystyle(c\cdott)/2}。顯而易見的,時差測距式的3D激光掃描儀,其量測精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測時間{\displaystylet}此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertian surface)的物體。常州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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。常州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。
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。
結(jié)構(gòu)光源(StructuredLighting)將一維或二維的圖像投影至被測物上,根據(jù)圖像的形變情形,判斷被測物的表面形狀,可以非??斓乃俣冗M(jìn)行掃描,相對于一次測量一點(diǎn)的探頭,此種方法可以一次測量多點(diǎn)或大片區(qū)域,故能用于動態(tài)測量。調(diào)變光(ModulatedLighting)調(diào)變光三維掃描儀在時間上連續(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。經(jīng)過向量場的積分后即可得到三維模型。
立體視覺法(Stereoscopic)傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)使用兩個放在一起的攝影機(jī),平行注視待重建之物體。此方法在概念上,類似人類借由雙眼感知的視頻相疊推算深度[1](當(dāng)然實(shí)際上人腦對深度信息的感知?dú)v程復(fù)雜許多),若已知兩個攝影機(jī)的彼此間距與焦距長度,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。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析(correspondenceanalysis),一般使用區(qū)塊比對(blockmatching)或?qū)O幾何(epipolargeometry)算法達(dá)成。使用兩個攝影機(jī)的立體視覺法又稱做雙眼視覺法(binocular),另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機(jī)的延伸方法。因?yàn)榇蠹s3.3皮秒(picosecond;微微秒)的時間,光信號就走了1毫米。常州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。常州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
調(diào)變光(ModulatedLighting)調(diào)變光三維掃描儀在時間上連續(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。常州進(jìn)口高精度便攜式三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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