南京微型高精度反向定位掃描儀概念設計

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出3D圖形：透過手持式設備，對待測物發(fā)射出激光光點或線性激光光。以兩個或兩個以上的偵測器（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－通常是具黏性、可反射的貼片－用來當作掃描儀在空間中定位及校準使用。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù)，會被導入電腦中，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)（如待測物的結構、色彩分布），建構出更完整的待測物3D模型。結構光源（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行掃描，相對于一次測量一點的探頭，此種方法可以一次測量多點或大片區(qū)域，故能用于動態(tài)測量。此種方法可以一次測量多點或大片區(qū)域，故能用于動態(tài)測量。南京微型高精度反向定位掃描儀概念設計

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物。圖中的光達即是一款以時差測距為主要技術的激光測距儀（laserrangefinder）。此激光測距儀確定儀器到目標物表面距離的方式，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確地量測時間{\displaystylet}，因為大約3.3皮秒（picosecond；微微秒）的時間，光信號就走了1毫米?；窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x互惠互利此法之后由Woodham派生出立體光學法。

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）算法達成。使用兩個攝影機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的延伸方法。色度成形法（ShapefromShading）早期由B.K.P.Horn等學者提出，使用視頻像素的亮度值代入預先設計之色度模型中求解，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派生出立體光學法。

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，并利用攝影機查找待測物上的激光光點。隨著待測物（距離三角測距3D激光掃描儀）距離的不同，激光光點在攝影機畫面中的位置亦有所不同。這項技術之所以被稱為三角型測距法，是因為激光光點、攝影機，與激光本身構成一個三角形。在這個三角形中，激光與攝影機的距離、及激光在三角形中的角度，是我們已知的條件。透過攝影機畫面中激光光點的位置，我們可以決定出攝影機位于三角形中的角度。這三項條件可以決定出一個三角形，并可計算出待測物的距離。在很多案例中，以**形激光條紋取代單一激光光點，將激光條紋對待測物作掃描，大幅加速了整個測量的進程。NationalResearchCouncilofCanada是致力于研發(fā)三角測距激光掃描技術的協(xié)會之一（1978）。一般使用區(qū)塊比對（block matching）或?qū)O幾何（epipolar geometry）算法達成。

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，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]（當然實際上人腦對深度信息的感知歷程復雜許多），若已知兩個攝影機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）算法達成。使用兩個攝影機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的延伸方法。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面（Lambertian surface）的物體?；窗簿扌透呔确聪蚨ㄎ粧呙鑳x互惠互利

這類被動式產(chǎn)品往往相當便宜。南京微型高精度反向定位掃描儀概念設計

接觸式掃描接觸式三維掃描儀透過實際觸碰物體表面的方式計算深度，如座標測量機（CMM,CoordinateMeasuringMachine）即典型的接觸式三維掃描儀。此方法相當精確，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間，現(xiàn)今**快的座標測量機每秒能完成數(shù)百次測量，而光學技術如激光掃描儀運作頻率則高達每秒一萬至五百萬次。非接觸主動式掃描主動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。南京微型高精度反向定位掃描儀概念設計

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