3d扫描_图文.ppt

曹杨 前言 目录 3D扫描的发展 三维激光扫描技术不同于单纯的测绘技术(因为传统的高精度测绘技术已经很多，也够用了)，它主要面向高精度逆向三维建模及重构，您知道，传统测绘技术主要是单点精确测量，但用它做建模工作时就爱莫能助了，因为描述目标结构的完整属性需要大量的测绘点采集，少则几万个，多则几百万以上，这样才能把目标完整的搬到电脑中来，所以，用现代高精度传感技术做辅助就解决了这个问题，三维激光扫描技术就是这类全自动高精度立体扫描的技术。 三维激光扫描技术的应用面非常宽广，它是正向建模(如：由人工操作CATIA、UG、CAD)的对称应用，所以说它为逆向建模技术(如：从实体或实景中直接还原出模型)。逆向建模可以将设计、生产、实验、使用等过程中的变化内容重构回来，然后进行各种结构特性分析(如：形变、应力、效能、过程、工艺、姿态、预测等)、检测、模拟、仿真、CIMS、CMMS、虚拟现实、柔性制造、虚拟制造、虚拟装配等，这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等软件来说是非常重要的，对于精度适合的工作还可以进行后处理测绘、计量等。 3D扫描技术简介 3D扫描的主要技术 3D扫描技术是一种非接触式的建模工作。最突出的好处就是获得外形而又不会因为接触而破坏物体原有的面貌，这对于很多珍贵的文物、比较脆弱的物体，都有非常重要的意义。并且有很多物体原件体积非常庞大，只有借助三维扫描仪才能实现计算机的数字化建模。 三维扫描仪的原理非常简单：在被扫描物体表面取一些点，计算这些点与扫描仪之间的距离，当测量的点足够多，就能得到被扫描物体的轮廓，把这些点相邻的之间建立联系，就是三维立体的模型。 现在的3D扫描仪，摄像头位置是固定的，发射的激光不再是像测距仪一样只有一个点，而是一道光栅，这样就能同时测量多个点，并且算法上也更多的时候的是三角法：摄像头与发射器之间的距离是已知的，各个点返回的光的时间是可测量的，并且摄像头也知道照射的角度，所以很容易就能通过三角函数来得到摄像头到被扫描物体之间的值。三角法虽好，但是要俩摄像头，所以一般来说很贵，现在很多是用照相法。 什么是3D扫描仪 有很多设备都能被称为3D扫描仪。我们可以将用激光、射线或者 X 光扫描物理世界，进而生成密集的点云或者多边形网格的设备称为3D扫描仪。他们还有很多其他名字，比如3D数字化仪，激光扫描仪，白光扫描仪，工业 CT，或者是激光雷达之类的。这些设备的共同点是，他们通过无数次的测量，来构建物体表面的几何信息。 三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观资料(如颜色、表面反照率等性质)。搜集到的资料常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中建立实际物体的数位模型。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学资讯、生物资讯、刑事鉴定、数位文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。 三维扫描仪发展史 为什么需要3D扫描软件 三维扫描仪的用途是建立物体几何表面的点云(point cloud)，这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以建立更精确的模型(这个过程称做三维重建)。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上贴上材质贴图，亦即所谓的材质印射(texture mapping)。 三维扫描示意图 三维扫描仪可类比为照相机，它们的视线范围都呈现圆锥状，资讯的搜集皆限定在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色资讯，而三维扫描仪测量的是距离。由于测得的结果含有深度资讯，因此常以深度影像(depth image)或距离影像(ranged image)称之。　　由于三维扫描仪的扫描范围有限，因此常需要变换扫描器与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘(turnable table)上，经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型。将多个片面模型整合的技术称做影像注册(image registration)或对齐(alignment)，其中涉及多种三维比对(3D-matching)方法。 3D扫描仪的分类 3D雷射扫描仪，可用于扫描建筑物 接触式三维扫描仪透过实际触碰物体表面的方式计算深度，如座标测量机(CMM, Coordinate Measuring Machine)即典型的接触式三维扫描仪。此方法相当精确，常被用于工程制造产业，然而因其在扫描过程中必须接触物体，待测物有遭到探针破坏损毁之可能，因此不适用于高价值物件如古文物、遗迹等的重建作业。此外，相较于其他方法接