三維掃描儀測量方法分類

接觸式三維掃描儀通過實際觸碰物體表面的方式計算深度，如座標測量機即典型的接觸式三維掃描儀。此方法相當精確，常被用于工程制造產(chǎn)業(yè)，然而因其在掃描過程中必須接觸物體，待測物有遭到探針破壞損毀之可能，因此不適用于高價值對象如古文物、遺跡等的重建作業(yè)。此外，相較于其他方法接觸式掃描需要較長的時間，現(xiàn)今最快的座標測量機每秒能完成數(shù)百次測量，而光學技術(shù)如激光掃描儀運作頻率則高達每秒一萬至五百萬次。非接觸主動式掃描主動式掃描是指將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，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標物。圖中的光達即是一款以時差測距為主要技術(shù)的激光測距儀。此激光測距儀確定儀器到目標物表面距離的方式，是測定儀器所發(fā)出的激光脈沖往返一趟的時間換算而得。即儀器發(fā)射一個激光光脈沖，激光光打到物體表面后反射，再由儀器內(nèi)的探測器接收信號，并記錄時間。由于光速 為一已知條件，光信號往返一趟的時間即可換算為信號所行走的距離，此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍，故若令 為光信號往返一趟的時間，則光信號行走的距離等于。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 ，因為大約 3.3 皮秒;微微秒)的時間，光信號就走了 1 公厘。

激光測距儀每發(fā)一個激光信號只能測量單一點到儀器的距離。因此，掃描儀若要掃描完整的視野(field of view)，就必須使每個激光信號以不同的角度發(fā)射。而此款激光測距儀即可通過本身的水平旋轉(zhuǎn)或系統(tǒng)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)鏡(rotating mirrors)達成此目的。旋轉(zhuǎn)鏡由于較輕便、可快速環(huán)轉(zhuǎn)掃描、且精度較高，是較廣泛應用的方式。典型時差測距式的激光掃描儀，每秒約可量測10,000到100,000個目標點。

三角測距3D激光掃描儀，也是屬于以激光光去偵測環(huán)境情的主動式掃描儀。相對于飛時測距法，三角測距法3D激光掃描儀發(fā)射一道激光到待測物上，并利用攝影機查找待測物上的激光光點。隨著待測物(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(shù)之所以被稱為三角型測距法，是因為激光光點、攝影機，與激光本身構(gòu)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。通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于三角形中的角度。這三項條件可以決定出一個三角形，并可計算出待測物的距離。在很多案例中，人們以一線形激光條紋取代單一激光光點，將激光條紋對待測物作掃描，大幅加速了整個測量的進程。

手持激光掃描儀通過上述的三角形測距法建構(gòu)出3D圖形:通過手持式設(shè)備，對待測物發(fā)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 位置傳感組件)測量待測物的表面到手持激光產(chǎn)品的距離，通常還需要借助特定參考點-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(shù)據(jù)，會被導入電腦中，并由軟件轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)(如待測物的結(jié)構(gòu)、色彩分布)，建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。

將一維或二維的圖像投影至被測物上，根據(jù)圖像的形變情形，判斷被測物的表面形狀，可以非常快的速度進行掃描，相對于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(qū)域，故能用于動態(tài)測量。

使用投影機將正弦波調(diào)變之光柵投射于書本上。調(diào)變光三維掃描儀在時間上連續(xù)性的調(diào)整光線的強弱，常用的調(diào)變方式是周期性的正弦波。借由觀察圖像每個像素的亮度變化與光的相位差，即可推算距離深度。調(diào)變光源可采用激光或投影機，而激光光能達到極高之精確度，然而這種方法對于噪聲相當敏感。

被動式掃描儀本身并不發(fā)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。由于環(huán)境中的可見光輻射，是相當容易取得并利用的，大部分這類型的掃描儀以偵測環(huán)境的可見光為主。但相對于可見光的其他輻射線，如紅外線，也是能被應用于這項用途的。因為大部分情況下，被動式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支持，這類被動式產(chǎn)品往往相當便宜。

傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)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圖像相疊推算深度(當然實際上人腦對深度信息的感知歷程復雜許多)，若已知兩個攝影機的彼此間距與焦距長度，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(qū)塊比對或?qū)O幾何算法達成。使用兩個攝影機的立體視覺法又稱做雙眼視覺法，另有三眼視覺與其他使用更多攝影機的延伸方法。

早期由 B.K.P. Horn 等學者提出，使用圖像像素的亮度值代入預先設(shè)計之色度模型中求解，方程式之解即深度信息。由于方程組中的未知數(shù)多過限制條件，因此須借由更多假設(shè)條件縮小解集之范圍。例如加入表面可微分性質(zhì)、曲率限制、光滑程度以及更多限制來求得精確的解。此法之后由 Woodham 派生出立體光學法。

為了彌補光度成形法中單張照片提供之信息不足，立體光學法采用一個相機拍攝多張照片，這些照片的拍攝角度是相同的，其中的差別是光線的照明條件。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。拍攝完成后，再綜合三張照片并使用光學中的完美漫射模型解出物體表面的梯度矢量，經(jīng)過矢量場的積分后即可得到三維模型。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面的物體。

此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構(gòu)成三維形體。當物體的部分表面無法在輪廓聯(lián)機展現(xiàn)時，重建后將丟失三維信息。常見的方式是將待測物放置于電動轉(zhuǎn)盤上，每次旋轉(zhuǎn)一小角度后拍攝其圖像，再經(jīng)由圖像處理技巧去除背景并取出輪廓線條，搜集各角度之輪廓線后即可"刻劃"成三維模型。

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(tǒng)之獨特性能，輔助完成重建程序。這些方式都是基于照片攝影原理，針對同個物體拍攝圖像以推算三維信息。另一種類似的方式是全景重建，乃是在定點上拍攝四周圖像使之得以重建場景環(huán)境。

個別廠商為了不當競爭目的，有時把結(jié)構(gòu)光的三種具體形式(激光點，激光線，結(jié)構(gòu)光柵)的掃描儀區(qū)分為一、二、三代。造成許多用戶認識和選型上的誤導和歧義。這是故意而為的錯誤，是嚴重的不當競爭和非法行為。

結(jié)構(gòu)光的三種具體形式(激光點，激光線，結(jié)構(gòu)光柵)，其發(fā)展的主要目的，是針對不同的用途和不同的精度等級及工作效率的需求，而開發(fā)的產(chǎn)品。其使用和目的均有各自得市場，但隨科技的發(fā)展，這幾種產(chǎn)品，在用途上均會有部分交集的地方。比如，目前，國外百萬左右的照相式掃描儀，也可以提供橄欖核級的細節(jié)精密測量。這就覆蓋激光點線掃描儀的一些市場。 再如，國外高精密的激光線掃描儀，目前測量精度可到0.01微米。國內(nèi)現(xiàn)在激光線掃描儀，其精度也可以做到0.05微米。那么，激光點掃描儀和激光線掃描儀相比，在精度上也沒有了明顯優(yōu)勢。但，顯然，激光點，線掃描儀的市場與結(jié)構(gòu)光柵掃描儀的市場，還是有明顯區(qū)別的。這個區(qū)別就是通常在精度上，相差10倍或更多。

我們在選型和區(qū)分上。重點看的就是實際精度。這個是第一指標。舉例:個別廠商，在銷售上誤導客戶，客戶需要測量皮紋，確買了一臺照相式掃描儀。結(jié)果造成實際根本不能用。

掃描儀廠牌不同，型號不同。結(jié)構(gòu)形式不同。其必然有其優(yōu)勢和劣勢的地方。所以其測量精度等級各有不同。用戶選型時，除了看標注的精度參數(shù)之外，還要通過實測產(chǎn)品樣件，來獲得正確評價。并且一般需要把精度指標寫入合同中，以避免不法廠商的欺騙行為。

1.翻開掃描儀開關(guān)時，掃描儀宣布反常響聲。這是因為有些類型的掃描儀有鎖，其意圖是為了鎖緊鏡組，避免運送中轟動，因此在翻開掃描儀電源開關(guān)前應先將鎖翻開。

2.掃描儀接電后沒有任何反響。有些類型的掃描儀是節(jié)能型的，只要在進入掃描界面后燈管才會亮，一旦退出后會主動平息。3.掃描時顯現(xiàn)"沒有找到掃描儀"。此表象有可能是因為先開主機，后開掃描儀所致使，可重新啟動計算機或在設(shè)備管理中改寫即可,。

4.掃描儀的分辨率與打印機的分辨率是不是是一個概念?大概如何依據(jù)掃描儀的分辨率選購打印機?

掃描儀的分辨率的單位嚴厲界說應當是ppi，而不是dpi。ppi是指每英寸的pixel數(shù)，關(guān)于掃描儀來說，每一pixel不是0或1這樣簡略的描繪聯(lián)系，而是24bit、 36bit或CMYK(1004)的描繪。打印機的分辨率的dpi中的d是指英文中的dot，每一個dot沒有深淺之分，僅僅0或1的概念，而關(guān)于掃描儀來說，1個pixel需求若干個4種dot(CMYK)來描繪，即一點的顏色由不一樣的dot的疏密程度來決議。所以掃描儀的dpi與打印機的dpi概念不一樣。用1440dpi的打印機輸出1:l的圖畫，掃描時用100-150dpi左右的掃描即可。

5.掃描儀在掃描時呈現(xiàn)"硬盤空間不行或內(nèi)存不足"的提示。首要，承認硬盤及內(nèi)存是不是夠，若空間很大，請查看您設(shè)定的掃描分辨率是不是太大形成文件數(shù)據(jù)量過大。

6. 掃描使噪音奇大。拆開機器蓋子，找一些縫紉機油滴在衛(wèi)生紙大將鏡組兩條軌道上的油垢擦凈，再將縫紉機油滴在傳動齒輪組及皮帶兩頭的軸承上(注意油量適中)，結(jié)尾恰當調(diào)整皮帶的松緊。

7. 掃描時間過長。查看硬盤剩下容量，將硬盤空間最佳化，先刪去無用的TMP文檔，做Scandisk，再做Defrag或Speed Disk。請注意:假如結(jié)尾實踐掃描分辨率的設(shè)定，高于掃描儀的光學分辨率，則掃描速度會變慢，這是正常表象。

牙科三維掃描儀，也稱義齒三維掃描儀。一種牙齒掃描及正畸、醫(yī)學整形專用三維掃描儀。一般牙科用三維掃描儀精確度比較高。又分為激光三維掃描儀和光學三維掃描儀等。另外牙科三維掃描儀一般都帶有一套專業(yè)的牙科CAD/CAM.

比如:德國Smartoptics的Activity 800、Activity850、Activity880三維掃描儀, 配有專業(yè)的牙科CAD 軟件系統(tǒng)dentCreate ! Smartoptics掃描儀不光在牙科領(lǐng)域有著廣泛應用，在其他領(lǐng)域珠寶、工藝品、設(shè)計等也有大量使用。