使用结构光的3D扫描技术

本文摘要：随着很多全新技术的兴起，人们更加必须用3D方法来回应现实世界中的物体。尤其是机器视觉和机器人技术，它们都归功于准确和自适应的3D捕猎功能。 其它针对3D扫瞄的应用于还包括生物识别、安防、工业检查、质量掌控、医疗、牙科和原型设计。 3D扫瞄是萃取一个物体的表面和物理测量，后用数字的方式将其回应出来。 这些数据被收集为一个由X，Y和Z座标（回应物体外部表面）构成的点云。对于一个3D扫瞄的分析可以确认被扫瞄物体的表面积、体积、表面形状、外形和特征尺寸。

随着很多全新技术的兴起，人们更加必须用3D方法来回应现实世界中的物体。尤其是机器视觉和机器人技术，它们都归功于准确和自适应的3D捕猎功能。

其它针对3D扫瞄的应用于还包括生物识别、安防、工业检查、质量掌控、医疗、牙科和原型设计。　　3D扫瞄是萃取一个物体的表面和物理测量，后用数字的方式将其回应出来。

这些数据被收集为一个由X，Y和Z座标（回应物体外部表面）构成的点云。对于一个3D扫瞄的分析可以确认被扫瞄物体的表面积、体积、表面形状、外形和特征尺寸。　　一个3D扫描仪必须一个探针来确认到物体表面上每一个点的距离。

理论上，这个探针可以是一个触觉（物理认识）探针。然而，很多应用于必须非接触式测量。只用于光照来观测感兴趣物体的光学技术明确提出了针对这个问题的解决方案。

其中一个方法最少使用2个摄像头来获取立体感视觉技术，它对于计算出来的拒绝一般来说较为严苛，并且对于环境光照条件很脆弱。另外一个方法使用结构灯光图形，它只需一个投影仪（用作分解光图形）以及一个单摄像头和计算能力中等的算法。　　结构光　　结构光是3D扫瞄的一个光学方法，它感应出有一组用数学方法结构的光图形，按照一定顺序照耀被测量的物体。

一个到投影仪的距离未知的摄像头实时捕猎一组被照耀物体的图像。相对于用作校准的平面基准表面，摄像头看见的图形被经扫瞄物体的表面形状所变形。几何三角剖分的原理使得计算出来被扫瞄物体表面上每个点的XYZ座标沦为有可能（闻图01）。然后，取得的点云数据用作被扫瞄物体表面详尽3D模型的计算出来结构。

　　图01：用于DLP技术的结构光　　可编程图形结构光　　可编程图形扫描仪用于具备数字空间光调制器（SLM）的激光或LED光源将一系列图形感应到物体表面上。通过用于多个图形，一个可编程结构光扫描仪需要取得更高的准确性，并且需要根据环境光照条件、物体表面，以及物体光反射特性来转变图形。　　由于可编程图形结构光必须表明多个图形，空间光调制器就沦为此类扫描仪的一个关键组件。

目前市面上有多项空间光调制技术，其中还包括德州仪器（TI）DLP技术，尤其是DLP6500和DLP9000芯片组。　　有所不同的结构光扫瞄算法拒绝SLM需要产生二级制为或灰度图形中的一种，或者需要产生这两种图形。高对比度图形有助在处置大大变化的物体反射率和环境光条件时尽量提升准确度和运转可信耐用性。

由于尺寸、加热和电池拒绝，系统设计将光通量和能效视作重中之重。　　目前有很多对3D结构光图形展开优化的技术。其中一个尤其有效地的方法就是自适应图形集。

算法确认了图形与波长的最佳人组，以提升被扫瞄物体的分辨率。根据物体的颜色，可以自由选择多变的颜色（光的波长）。自适应图形提升了对表面质地简单或者不倒数的物体的扫瞄能力。　　设计考虑到　　在设计可编程结构光解决方案时，有几个最重要的设计注意事项。

被测量物体的尺寸和距离以及3D测量所拒绝的空间精度要求了所需的空间光调制器和图形捕猎摄像头的性能特性。SLM分辨率（像素数量）和扫瞄场尺寸（像素/mm）要求了可实现的精度。摄像头的分辨率必需充足大，根据取样定理，一般来说情况下，应当最少为SLM像素密度的四倍。

　　扫瞄期间，任何的物体运动会使数据模糊不清，从而减少测量精度。为了构建所需的3D精度等级，物体运动的越好，就必需就越较慢地继续执行一个原始扫瞄。越好的扫瞄必须更加较慢的空间光调制器和帧捕猎速率更高的摄像头，而亮度更高的图形灯光也不会对较慢扫瞄有所协助。

在有所不同的3D测量系统中，或许必须从每秒数次到最低每秒数百次的图形速率。　　结论　　机器和机器人视觉与其它3D应用于正在使智能机器的能力更加强劲。

3D扫瞄随着全新技术和算法的发展不断进步。随着处置和传感器功能的大大强化，而它们的成本渐渐走低，这些全新技术使终端用户有了更大的自由选择空间。使用结构光的主动、非接触式3D扫瞄系统为用户获取独有的优势，不过必需根据特定的应用于市场需求对这些系统展开评估。

　　参考文献　　Geng,Jason：结构光3D表面光学：教程　　Koninckx,ThomasP.。

本文关键词：使用,结构,光,的,扫描,技术,随着,很多,ag九游会官网登录入口,全

本文来源：ag九游会官网登录入口-www.hz-hxhbcl.com