三維激光掃描儀工作原理

三維激光掃描儀是一種科學(xué)儀器，用于檢測(cè)和分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何結(jié)構(gòu)）和外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等）。采集的數(shù)據(jù)通常用于三維重建計(jì)算，并在虛擬世界中創(chuàng)建真實(shí)物體的數(shù)字模型。這些模型有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)設(shè)計(jì)、缺陷檢測(cè)、逆向工程、機(jī)器人引導(dǎo)、地貌測(cè)量、醫(yī)學(xué)信息、生物信息、犯罪鑒定、數(shù)字文物采集、電影制作、游戲創(chuàng)作素材等。3D掃描儀的生產(chǎn)并不依賴于單一的技術(shù)。各種重建技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，成本和價(jià)格也各不相同。目前還沒有通用的重建技術(shù)，儀器和方法往往受到物體表面特征的限制。例如，光學(xué)技術(shù)不容易處理有光澤（高反照率）、鏡面反射或半透明表面，而激光技術(shù)則不適用于易碎或易腐的表面。

三維激光掃描儀的目的是在物體的幾何表面生成點(diǎn)云。這些點(diǎn)可以用來(lái)插值物體的表面形狀。點(diǎn)云越密集，模型的創(chuàng)建就越精確（這個(gè)過(guò)程稱為三維重建）。如果掃描儀能夠獲得表面顏色，就可以進(jìn)一步將材質(zhì)貼圖粘貼到重建的曲面上，稱為紋理映射。三維掃描儀可以模擬成照相機(jī)。它們的視線是錐形的，信息收集被限制在一定的范圍內(nèi)。兩者的區(qū)別在于相機(jī)捕捉顏色信息，而3D掃描儀測(cè)量距離。由于測(cè)量結(jié)果包含深度信息，所以通常稱為深度圖像或距離圖像。由于三維掃描儀的掃描范圍有限，經(jīng)常需要改變掃描儀與物體的相對(duì)位置或?qū)⑽矬w放在轉(zhuǎn)臺(tái)上，然后多次掃描，拼湊出物體的完整模型。集成多個(gè)單面模型的技術(shù)稱為圖像配準(zhǔn)或?qū)R，涉及多種三維匹配方法。