三維掃描儀

功能

編輯

三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的點云（point cloud），這些點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點云可以創(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（texture mapping）。

三維掃描儀可類比為照相機，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（depth image）或距離視頻（ranged image）稱之。

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（turnable table）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（image registration）或?qū)R（alignment），其中涉及多種三維比對（3D-matching）方法。 

技術(shù)

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），這些分類下又細分出眾多不同的技術(shù)方法。使用可見光視頻達成重建的方法，又稱做基于機器視覺（vision-based）的方式，是今日機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際觸碰物體表面的方式計算深度，如座標測量機（CMM, Coordinate Measuring Machine）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(shù)如激光掃描儀運作頻率則高達每秒一萬至五百萬次。