3D結(jié)構(gòu)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(jī)系統(tǒng)測(cè)量物體的三維形狀的3D掃描設(shè)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，該照明線看起來(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?yàn)檫@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(jié)構(gòu)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(duì)象表面上的任何細(xì)節(jié)的3D坐標(biāo)。

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(zhǎng)限制。

由于景深，相機(jī)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(dǎo)依賴于具有正弦波形強(qiáng)度調(diào)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(diào)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(xì)節(jié)。

因此，當(dāng)前的光學(xué)條紋圖案輪廓術(shù)允許細(xì)節(jié)分辨率低至光的波長(zhǎng)，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(jī)圖像的幾個(gè)像素上進(jìn)行內(nèi)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(yīng)的大條紋圖案和設(shè)置來(lái)測(cè)量任意大的對(duì)象。 記錄實(shí)際應(yīng)用涉及幾米大小的物體。

3D結(jié)構(gòu)光掃描儀

結(jié)構(gòu)光3D掃描儀是一種3D掃描儀，它使用以下組件捕獲3D掃描：

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

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

為了開始掃描過(guò)程，捕獲單元將一系列參考圖案投影到零件表面上。

下面是結(jié)構(gòu)光3D掃描儀內(nèi)部發(fā)生的圖形表示：

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(jī)捕獲這些圖像。

3.攝像機(jī)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(cè)量的方法來(lái)計(jì)算對(duì)象的深度和表面信息。 3D掃描儀的最終輸出是計(jì)算機(jī)上以3D掃描形式的數(shù)字3D表示。

結(jié)構(gòu)光三維掃描儀只能拍攝相機(jī)可以看到的3D圖像。 因此，為了創(chuàng)建整個(gè)對(duì)象的數(shù)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（稱為后處理）以創(chuàng)建完整的數(shù)字模型。

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