三维扫描仪的工作原理

人们为了获得现实中物体的形象，通常都会使用照相机、摄像机等工具。但是这几类工具只能获得物体的二维图像，要想获得三维图像，自然就有了扫描仪的用场了。扫描仪作为一种功能更多、用途更广的信息处理工具，人们已越来越离不开它。

三维扫描仪(3D scanner) 的主要作用是通过对物体和环境的3D扫描来获得相关的具体数据资料。它将搜集到的信息进行三维建模处理，可以得到很直观有效的三维数字模型。这些模型在诸如工业设计、地理测量、生物科学、医学、考古鉴定、电影与游戏制作等等领域都有着相当不俗的表现。 三维扫描仪也并非只有一种类型，根据实际情况和环境的需要，三维扫描仪有不同的重建技术，例如光学技术、激光技术等。不同的重建技术扫描仪对应用于不同的领域。三维扫描仪可分为接触式和非接触式两种。常见的白光扫描、蓝光扫描等光栅扫描仪和点激光扫描、线激光扫描、面激光扫描等激光扫描仪均属于非接触式三维扫描仪的范畴。不同技术构建而成的三维扫描仪也有不同的应用范围，例如：激光技术由于具有强穿透性使得激光三维扫描仪不适用于表面脆弱、易发生某种变化的物体，而光学技术由于较难处理闪亮使得光栅三维扫描仪不适用与表面为镜面的物体。

 三维扫描仪可分为接触式和非接触式两种。常见的白光扫描、蓝光扫描等光栅扫描仪和点激光扫描、线激光扫描、面激光扫描等激光扫描仪均属于非接触式三维扫描仪的范畴。不同技术构建而成的三维扫描仪也有不同的应用范围，例如：激光技术由于具有强穿透性使得激光三维扫描仪不适用于表面脆弱、易发生某种变化的物体，而光学技术由于较难处理闪亮使得光栅三维扫描仪不适用与表面为镜面的物体。

激光三维扫描仪，又名实景复制技术，其主要利用的是激光测距的原理，即通过对被测物体表面大量点的三维坐标、纹理、反射率等信息的采集，来对其线面体和三维模型等数据进行重建。该种方法精度高、性能好，在交通事故处理、土木工程、室内设计、数字城市、建筑监测、灾害评估、军事分析等诸多方面都存在应用，且其突破了传统的单点测量，使得扫描技术向面测量迈进

 拍照式三维扫描仪采用的是白光光栅扫描，由于其扫描原理与照相机拍照原理类似而得名，其主要采用的是结合光技术、相位测量技术和计算机视觉技术，首先将白光投射到被测物体上，其次使用两个有夹角的摄像头对物体进行同步取像，之后对所取图像进行解码、相位操作等计算，对物体各像素点的三维坐标进行计算。该种扫描方式具有精度高、寿命长、速度快、性能好等优点，在工业设计行业得到相当广泛的应用。

顾名思义，接触式三维扫描仪是通过直接接触物体表面来搜集和反馈信息的。接触式三维扫描仪因为其直接有效的特点，能够很直观的得出物体的几何形状、表面情况等。此类扫描仪大都以三坐标测量机为代表。虽然接触式三维扫描仪具有较高的准确性和可靠性，但是它的测量成本较高，且受到探头本身情况的影响大，易磨损，测量速度较慢，还可能出现一定的误差。这些缺陷目前解决方法。但随着计算机科学技术的不断发展，运用非接触式方法测量曲面的三维形态已越来越普及。非接触三维扫描不仅没有接触式扫描方式的软肋之处，还避免了各种因探测头本身而出现的问题。非接触三维扫描仪能够对各类表面进行高速有效的三维扫描，大大地提升了工作的效率以及信息的准确性。

随着人类科技的发展，三维扫描领域逐渐会普及到人们的生活和工作中去，让我们拭目以待。