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南通本地高精度便攜式三坐標發展現狀

來源: 發布時間:2025-04-01

結構光源(StructuredLighting)將一維或二維的圖像投影至被測物上,根據圖像的形變情形,判斷被測物的表面形狀,可以非常快的速度進行掃描,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域,故能用于動態測量。調變光(ModulatedLighting)調變光三維掃描儀在時間上連續性的調整光線的強弱,常用的調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。調變光源可采用激光或投影機,而激光光能達到極高之精確度,然而這種方法對于噪聲相當敏感。可反射的貼片-用來當作掃描儀在空間中定位及校準使用。南通本地高精度便攜式三坐標發展現狀

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(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。立體光學法(PhotometricStereo)為了彌補光度成形法中單張照片提供之信息不足,立體光學法采用一個相機拍攝多張照片,這些照片的拍攝角度是相同的,其中的差別是光線的照明條件。**簡單的立體光學法使用三盞光源,從三個不同的方向照射待測物,每次*打開一盞光源。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學中的完美漫射(perfectdiffusion)模型解出物體表面的梯度向量(gradients),經過向量場的積分后即可得到三維模型。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertiansurface)的物體。淮安推廣高精度便攜式三坐標類型而激光光能達到極高之精確度,然而這種方法對于噪聲相當敏感。

三維掃描儀的用途是創建物體幾何表面的點云(pointcloud),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貼圖,亦即所謂的材質印射(texturemapping)。三維掃描儀可類比為照相機,它們的視線范圍都呈現圓錐狀,信息的搜集皆限定在一定的范圍內。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。由于測得的結果含有深度信息,因此常以深度視頻(depthimage)或距離視頻(rangedimage)稱之。

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據,會被導入電腦中,并由軟件轉換成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)獲得的數據(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,根據圖像的形變情形,判斷被測物的表面形狀,可以非常快的速度進行掃描,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域,故能用于動態測量。被動式掃描法并不需要規格太特殊的硬件支持,這類被動式產品往往相當便宜。

立體光學法(PhotometricStereo)為了彌補光度成形法中單張照片提供之信息不足,立體光學法采用一個相機拍攝多張照片,這些照片的拍攝角度是相同的,其中的差別是光線的照明條件。**簡單的立體光學法使用三盞光源,從三個不同的方向照射待測物,每次*打開一盞光源。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學中的完美漫射(perfectdiffusion)模型解出物體表面的梯度向量(gradients),經過向量場的積分后即可得到三維模型。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面(Lambertiansurface)的物體。輪廓法此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構成三維形體。當物體的部分表面無法在輪廓線上展現時,重建后將丟失三維信息。常見的方式是將待測物放置于電動轉盤上,每次旋轉一小角度后拍攝其視頻,再經由視頻處理技巧去除背景并取出輪廓線條,搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型。另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機的延伸方法。南通本地高精度便攜式三坐標發展現狀

經過向量場的積分后即可得到三維模型。南通本地高精度便攜式三坐標發展現狀

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是致力于研發三角測距激光掃描技術的協會之一(1978)。南通本地高精度便攜式三坐標發展現狀

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