手持式三維掃描儀的工作原理

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-11-12

手持式三維掃描儀它結(jié)合了光學(xué)、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，以非接觸的方式快速獲取物體表面的三維數(shù)據(jù)。手持式三維掃描儀通常使用激光作為光源。這種激光可以是線激光或點(diǎn)激光，具體取決于掃描儀的型號和設(shè)計(jì)。激光束通過掃描儀內(nèi)部的發(fā)射器投射到被測物體表面。線激光掃描儀會投射出一條激光線，而點(diǎn)激光掃描儀則投射出一個(gè)激光點(diǎn)。當(dāng)激光束照射到物體表面時(shí)，光線會與物體表面發(fā)生反射或散射。這些反射或散射的光線隨后被手持式掃描儀的感光元件接收。感光元件通常是CCD（電荷耦合器件）或CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）傳感器，它們能夠快速讀取大量的光點(diǎn)信息。在手持式三維掃描儀中，通常會配備兩個(gè)或多個(gè)相機(jī)（或傳感器），這些相機(jī)以一定的角度相對放置。當(dāng)激光束照射到物體表面時(shí)，兩個(gè)相機(jī)同時(shí)捕捉這一刻的反射光線。由于物體表面的曲率不同，反射光線會在兩個(gè)相機(jī)上形成不同的圖像。

采集到的圖像數(shù)據(jù)需要經(jīng)過一系列的處理和計(jì)算，以獲取物體表面的三維幾何信息。這些處理步驟通常包括：

圖像配準(zhǔn)：將兩個(gè)相機(jī)捕捉到的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，即對齊它們，以便后續(xù)處理。

三角測量：利用兩個(gè)相機(jī)捕捉到的圖像中的對應(yīng)點(diǎn)，通過三角測量原理計(jì)算出這些點(diǎn)在三維空間中的坐標(biāo)。

點(diǎn)云生成：將計(jì)算出的三維坐標(biāo)點(diǎn)連接成點(diǎn)云，形成物體表面的三維模型。

后處理：對生成的點(diǎn)云進(jìn)行濾波、平滑、去噪等處理，以提高模型的精度和光滑度。

手持式三維掃描儀的一個(gè)明顯特點(diǎn)是其便攜性和實(shí)時(shí)處理能力。在掃描過程中，用戶可以手持掃描儀在物體表面移動，同時(shí)掃描儀會實(shí)時(shí)捕捉并處理數(shù)據(jù)。由于光線投射到掃描對象上的頻率非常高（可達(dá)數(shù)百萬點(diǎn)每秒），即使在掃描過程中移動很快，也能獲得很好的掃描效果。手持式三維掃描儀通常配備有專業(yè)的掃描軟件。這些軟件不僅提供了掃描參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整功能，還提供了數(shù)據(jù)后處理和分析工具。用戶可以通過軟件對掃描結(jié)果進(jìn)行可視化、編輯和分析，以滿足不同的應(yīng)用需求。

手持式三維掃描儀的工作原理是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過程，它結(jié)合了光學(xué)、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，以非接觸的方式快速獲取物體表面的三維數(shù)據(jù)。通過光源發(fā)射、光路成像、數(shù)據(jù)處理和移動掃描與實(shí)時(shí)處理等步驟，手持式三維掃描儀能夠生成高精度、高質(zhì)量的三維模型，為工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)品復(fù)制、文物保護(hù)等領(lǐng)域提供有力支持。

手持式三維掃描儀