新疆三維激光掃描儀之非接觸式測量技術

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主動式掃描
新疆三維激光掃描儀，主動式掃描是指将額外的能量投射至物體，借由能量的反射來計算三維空間信息。常見的投射能量有一般的可見光、高能光束、超音波與X射線。

時差測距
新疆三維激光掃描儀，時差測距（或稱'飛時測距'）的3D激光掃描儀是一種主動式的掃描儀，其使用激光光探測目标物。圖中的光達即是一款以時差測距爲主要技術的激光測距儀。此激光測距儀確定儀器到目标物表面距離的方式，是測定儀器所發出的激光脈沖往返一趟的時間換算而得。即儀器發射一個激光光脈沖，激光光打到物體表面後反射，再由儀器内的探測器接收信号，並記錄時間。由於光速{\displaystyle c}爲一已知條件，光信号往返一趟的時間即可換算爲信号所行走的距離，此距離又爲儀器到物體表面距離的兩倍，故若令{\displaystyle t}爲光信号往返一趟的時間，則光信号行走的距離等於{\displaystyle (c\cdot t)/2}。顯而易見的，時差測距式的3D激光掃描儀，其量測精度受到我們能多準確地量測時間{\displaystyle t}，因爲大約3.3皮秒（picosecond；微微秒）的時間，光信号就走瞭1毫米。

新疆三維激光掃描儀，激光測(cè)距儀每發一個激光信号隻能測(cè)量單一點到儀器的距離。因此，掃描儀若要掃描完整的視野，就必須使每個激光信号以不同的角度發射。而此款激光測(cè)距儀即可透過本身的水平旋轉或系統内部的旋轉鏡達成此目的。旋轉鏡由於(yú)較輕便、可快速環轉掃描、且精度較高，是較廣泛應用的方式。典型時差測(cè)距式的激光掃描儀，每秒約可量測(cè)10,000到100,000個目标點。

三角測距
新疆三維激光掃描儀，三角測距3D激光掃描儀，也是屬於以激光光去偵測環境情的主動式掃描儀。相對於飛時測距法，三角測距法3D激光掃描儀發射一道激光到待測物上，並(bìng)利用攝影機查找待測物上的激光光點。随著(zhe)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爲三角型測距法，是因爲激光光點、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於三角形中的角度。這三項條件可以決定出一個三角形，並(bìng)可計算出待測物的距離。在很多案例中，以一線形激光條紋取代單一激光光點，将激光條紋對待測物作掃描，大幅加速瞭整個測量的進程。National Research Council of Canada是緻力於研發三角測距激光掃描技術的協會之一（1978）。

手持激光
新疆三維激光掃描儀，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(bèi)，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産品的距離，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，並(bìng)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
将一維或二維的圖像投影至被測物上，根據圖像的形變(biàn)情形，判斷被測物的表面形狀，可以非常快的速度進行掃描，相對於(yú)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，故能用於(yú)動态測量。

調變光
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。調變光源可採用激光或投影機，而激光光能達到極高之精確(què)度，然而這種方法對於(yú)噪聲相當敏感。

非接觸被動式掃描
新疆三維激光掃描儀，被動式掃描儀本身並不發射任何輻射線（如激光），而是以測量由待測物表面反射周遭輻射線的方法，達到預期的效果。由於環境中的可見光輻射，是相當容易獲取並利用的，大部分這類型的掃描儀以偵測環境的可見光爲主。但相對於可見光的新疆其他輻射線，如紅外線，也是能被應用於這項用途的。因爲大部分情況下，被動式掃描法並不需要規格太特殊的硬件支持，這類被動式産品往往相當便宜。

立體視覺法
傳(chuán)統的立體成像系統使用兩個放在一起的攝影機，平行注視待重建之物體。此方法在概念上，類似人類借由雙眼感知的視頻相疊推算深度[1]（當然實際上人腦對深度信息的感知曆程複雜許多），若已知兩個攝影機的彼此間距與焦距長(zhǎng)度，而截取的左右兩張圖片又能成功疊合，則深度信息可迅速推得。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析，一般使用區塊比對或對極幾何算法達成。使用兩個(gè)攝影機的立體視覺法又稱(chēng)做雙眼視覺法，另有三眼視覺與其他使用更多攝影機的延伸方法。

立體光學法
新疆三維激光掃描儀，爲瞭(le)彌補光度成形法中單張照片提供之信息不足，立體光學法採用一個相機拍攝多張照片，這些照片的拍攝角度是相同的，其中的差别是光線的照明條件。最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，每次僅打開一盞光源。拍攝完成後再綜合三張照片並(bìng)使用光學中的完美漫射模型解出物體表面的梯度向量，經過向量場的積分後即可得到三維模型。此法並(bìng)不适用於光滑而不近似於朗伯表面的物體。

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，重建後将丢失三維信息。常見的方式是将待測物放置於(yú)電動轉盤上，每次旋轉一小角度後拍攝其視頻，再經由視頻處理技巧去除背景並(bìng)取出輪廓線條，搜集各角度之輪廓線後即可“刻劃”成三維模型。

用戶輔助
另外有些方法在重建過程中需要用戶提供信息，借助人類視覺系統之獨特性能，輔助完成重建程序。這些方式都是基於(yú)照片攝影原理，針對同個物體拍攝視頻以推算三維信息。另一種類似的方式是全景重建，乃是在定點上拍攝四周視頻使之得以重建場(chǎng)景環境。