主動、非接觸式的結構光3D掃描技術
隨著很多全新技術的涌現,人們越來越需要用3D方法來表示現實世界中的物體。特別是機器視覺和機器人技術,它們都得益于精確和自適應的3D捕捉功能。其它針對3D掃描的應用包括生物識別、安防、工業檢查、質量控制、醫療、牙科和原型設計。
3D掃描是提取一個物體的表面和物理測量,并用數字的方式將其表示出來。這些數據被采集為一個由X,Y和Z坐標(表示物體外部表面)組成的點云。對于一個3D掃描的分析可以確定被掃描物體的表面積、體積、表面形狀、外形和特征尺寸。
一個3D掃描儀需要一個探針來確定到物體表面上每一個點的距離。理論上,這個探針可以是一個觸覺(物理接觸)探針。然而,很多應用需要非接觸式測量。只使用光照來探測感興趣物體的光學技術提出了針對這個問題的解決方案。其中一個方法至少采用2個攝像頭來提供立體感視覺技術,它對于計算的要求通常比較嚴格,并且對于環境光照條件很敏感。另外一個方法采用結構照明圖形,它只需一個投影儀(用于生成光圖形)以及一個單攝像頭和計算能力中等的算法。
結構光
結構光是3D掃描的一個光學方法,它投射出一組用數學方法構造的光圖形,按照一定順序照亮被測量的物體。一個到投影儀的距離已知的攝像頭同步捕捉一組被照亮物體的圖像。相對于用于校準的平面基準表面,攝像頭看到的圖形被經掃描物體的表面形狀所扭曲。幾何三角剖分的原理使得計算被掃描物體表面上每個點的XYZ坐標成為可能(見圖01)。然后,獲得的點云數據用于被掃描物體表面詳細3D模型的計算構造。
圖01:使用DLP® 技術的結構光
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