雷射掃描儀

雷射掃描儀(3D scanner)是一種科學儀器,用來偵測並分析現實世界中物體或環境的形狀(幾何構造)與外觀資料(如顏色、表面反照率等性質)。蒐集到的資料常被用來進行重建計算,在虛擬世界中建立實際物體的數位模型。這些模型具有相當廣泛的用途,舉凡工業設計、瑕疵檢測、逆向工程、機器人導引、地貌測量、醫學資訊、生物資訊、刑事鑑定、數位文物典藏、電影製片、遊戲創作素材等等都可見其應用。雷射掃描儀的製作並非仰賴單一技術,各種不同的重建技術都有其優缺點,成本與售價也有高低之分。目前並無一體通用之重建技術,儀器與方法往往受限於物體的表面特性。例如光學技術不易處理閃亮(高反照率)、鏡面或半透明的表面,而雷射技術不適用於脆弱或易變質的表面。

雷射掃描儀的用途是建立物體幾何表面的點雲(point cloud),這些點可用來插補成物體的表面形狀,越密集的點雲可以建立更精確的模型(這個過程稱做重建)。若掃描儀能夠取得表面顏色,則可進一步在重建的表面上貼上材質貼圖,亦即所謂的材質印射(texture mapping)。

雷射掃描儀可類比為照相機,它們的視線範圍都呈現圓錐狀,資訊的蒐集皆限定在一定的範圍內。兩者不同之處在於相機所抓取的是顏色資訊,而雷射掃描儀測量的是距離。由於測得的結果含有深度資訊,因此常以深度影像(depth image)距離影像(ranged image)稱之。

由於雷射掃描儀的掃描範圍有限,因此常需要變換掃描器與物體的相對位置或將物體放置於電動轉盤(turnable table)上,經過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個片面模型整合的技術稱做影像配準(image registration)或對齊(alignment),其中涉及多種三維比對(3D-matching)方法。

資料來源:維基百科

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