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          3D結構光原理,3D結構光掃描儀

          發(fā)布時(shí)間:2019-04-28
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          3D結構光技術(shù)在3D掃描儀上使用的最多,3D掃描儀是用于使用投影光圖案和相機系統測量物體的三維形狀的3D掃描設備。

          原理

          將窄帶光投射到三維形狀的表面上產(chǎn)生一條照明線(xiàn),該照明線(xiàn)看起來(lái)與投影儀的其他視角相比是扭曲的,并且可以用于表面形狀的幾何重建(光部分)。

          更快速且更通用的方法是一次或多個(gè)條紋由多個(gè)條紋組成的圖案投影,因為這允許同時(shí)采集多個(gè)樣本。 從不同的角度看,由于物體的表面形狀,圖案看起來(lái)阿幾何失真。

          盡管結構光投射的許多其他變體是可能的,但是平行條紋的圖案被廣泛用。 該圖顯示了投射到簡(jiǎn)單3D表面上的單個(gè)條紋的幾何變形。 條紋的位移允許精確檢索對象表面上的任何細節的3D坐標。

          精度和范圍

          條紋投影方法的光學(xué)分辨率取決于所用條紋的寬度和它們的光學(xué)質(zhì)量。 它也受光的波長(cháng)限制。

          由于景深,相機分辨率和顯示分辨率的限制,條紋寬度的極大減小證明是低效的。 因此,已經(jīng)廣泛地建立了相移方法:采用略微偏移的條帶拍攝至少3次,通常約10次曝光。 該方法的第一個(gè)理論推導依賴(lài)于具有正弦波形強度調制的條紋,但是這些方法也適用于從LCD或DLP顯示器傳送的“矩形”調制條紋。 通過(guò)相移,可以解析例如條紋間距的1/10的表面細節。

          因此,當前的光學(xué)條紋圖案輪廓術(shù)允許細節分辨率低至光的波長(cháng),實(shí)際上低于1微米,或者具有較大的條紋圖案,大約為1。 條紋寬度的1/10。 關(guān)于水平精度,在所采集的相機圖像的幾個(gè)像素上進(jìn)行內插可以產(chǎn)生可靠的高度分辨率以及低至1/50像素的精度。

          可以使用相應的大條紋圖案和設置來(lái)測量任意大的對象。 記錄實(shí)際應用涉及幾米大小的物體。

          3D結構光掃描儀

          結構光3D掃描儀是一種3D掃描儀,它使用以下組件捕獲3D掃描:

          1.png

          硬件:捕獲單元是掃描儀的物理部分,由投影光源 (白光,藍光LED燈)和 相機組成

          軟件:為掃描儀供電的3D掃描軟件。 該軟件充當控制中心,運行整個(gè)操作,從捕獲物理對象的3D數據到清理輸出,即3D模型。 該模型包含有價(jià)值的信息,例如測量,表面特征和有關(guān)物理對象的幾何信息。它們適用于逆向工程,產(chǎn)品檢測,用于在游戲和電影中創(chuàng )建CGI的計算機圖形或用于查看目的的3D可視化等應用。

          為了開(kāi)始掃描過(guò)程,捕獲單元將一系列參考圖案投影到零件表面上。

          10.JPG

          下面是結構光3D掃描儀內部發(fā)生的圖形表示:

          2.png

          1.光源將一系列圖案投射到物體上,通常以多個(gè)平行光束的形式。

          2.投影到物體表面時(shí),圖案會(huì )變形。 掃描儀使用相機捕獲這些圖像。

          3.攝像機將圖像傳回3D掃描軟件 。 它使用這些圖像和軟件的算法,使用三角測量的方法來(lái)計算對象的深度和表面信息。 3D掃描儀的最終輸出是計算機上以3D掃描形式的數字3D表示。

          結構光三維掃描儀只能拍攝相機可以看到的3D圖像。 因此,為了創(chuàng )建整個(gè)對象的數字模型,必須以多個(gè)角度進(jìn)行掃描。 然后清理,合并和拼接掃描(稱(chēng)為后處理)以創(chuàng )建完整的數字模型。

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