3D扫描仪

　　北京时间2013年3月，美国3D打印机厂商MakerBotCEO布瑞·佩蒂斯(BrePettis)在SXSW互动大会上展示了3D扫描仪的原型品。佩蒂斯表示，MakerBot正在开发一款桌面3D扫描仪，名为Digitizer，帮助用户更方便地将现实世界物品转换成为可用于3D打印的数据。

　　一、概述

　　最早出现的是接触式测量方法，代表是三维坐标测量机，虽然精度达到微米量级（0.5mm），但是由于体积巨大、造价高以及不能测量柔软的物体等缺点，使其应用领域受到限制。

　　于是出现了非接触式测量方法，主要分两类。

　　一类是被动方式，就是不需要特定的光源，完全依靠物体所处的自然光条件进行扫描，常采用双目技术，但是精度低，只能扫描出有几何特征的物体，不能满足很多领域的要求。

　　另一类是主动方式，就是像物体投射特定的光，其中代表技术激光线式的扫描，精度比较高，但是由于每次只能投射一条光线，所以扫描速度慢。另外，由于激光会对生物体以及比较珍贵的物体造成伤害，所以不能应用于某些特定领域。

　　新兴的技术是结构光式的扫描，结构光也属于主动方式，通过投影或者光栅投射同时多条光线，就可以采取物体的一个表面，只需要几个面的信息就可以完成扫描，最大的特点是扫描速度快，而且可编程实现。

　　还有一种是低频脉冲波(低频声波)式原理，主要应用于物位测量方面。基于二维数组波束形成器传送低频脉冲，介可视3D物位扫描仪接收来自筒仓、仓室或其他容室内物料的回波。设备的数字信号处理器对接收到的信号进行取样和分析，通过估算回波到达的时间和方向，处理器形成一个物料表面的三维图，这个图像通过一种专有的计算方法对信息进行处理并生成3D图象，可以在远端屏幕上显示出来.物位计可以据此准确得出物料的体积和质量，够使工艺物位监测和库存控制达到一个新的高度。料位计精确的物料检测能够提高操作效率和管理能力，高成本突发状况减少，加快收益回馈。

　　二、功能

　　三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的（pointcloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称）。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴，亦即所谓的（texturemapping）。

　　三维扫描仪可模拟为照相机，它们的视线范围都体现圆锥状，信息的搜集皆限定在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪测量的是距离。由于测得的结果含有深度信息，因此常称之。

　　由于三维扫描仪的扫描范围有限，因此常需要变换扫描仪与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘（turnabletable）上，经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型。将多个片面模型集成的技术称做图像配准（imageregistration）或对齐（alignment），其中涉及多种三维比对（3D-matching）方法。