什麼是結構光3D掃描及其工作原理

什麼是結構光3D掃描器？

結構光3D掃描器透過將結構光圖案投射到物體表面來測量其3D形狀。這種圖案（通常是網格或條紋）在與物體輪廓互動時會發生變形。相機或感測器從不同角度捕捉變形圖案的影像。

想像一下，在一個黑暗的房間裡，投影機在平坦的牆上顯示條紋。如果牆面有凹凸，條紋就會變形。這個原理正是結構光技術的基礎。

以下是具體步驟：

1、結構光投射
掃描器將光圖案（通常是條紋或網格）投射到物體表面。

2、影像捕捉
掃描器的相機捕捉表面變形，使掃描器能夠確定每個表面點的三維座標。

3、點雲生成
透過上述過程，掃描器將物體表面轉換為由大量點組成的點雲，每個點都有獨特的3D座標。

4、網格生成與紋理貼圖
將這些點用三角形連線起來，形成類似3D「皮膚」的網格，然後新增顏色和紋理以增加真實感。

它能做什麼？

3D掃描器將物體的形狀、表面特徵和顏色轉換為數位模型，可以在電腦上檢視、設計和修改。

● 建立物體的數位模型：捕捉物體形狀並建立數位模型，用於設計、分析或展示，例如掃描雕像以建立數位檔案。

● 逆向工程：掃描現有零件生成資料，用於重新設計或生產，常用於汽車行業測量零件尺寸。

● 品質檢驗：將掃描模型與原始設計進行比較，確保零件符合規格。

● 歷史保護：記錄歷史物品的每一個細節，甚至可以使用3D列印技術複製。

● 醫療保健：掃描身體以製作假肢、矯正器或手術規劃。

物體尺寸很重要！

有些掃描器可以為所有尺寸的物體建立高精度模型。但如果你主要掃描特定尺寸的物體，可以考慮專為該尺寸設計的掃描器。

● 小型物體：如彈簧或螺栓，選擇高精度掃描器並搭配轉盤，例如Revopoint MINI2或MetroX。

● 中型物體：在桌面環境中，考慮Revopoint POP系列或MetroX。

● 大型物體：如人或汽車，適合使用Revopoint RANGE或MIRACO系列。

● 多功能掃描器：如果需要一款能處理大小物體的行動式掃描器，可以考慮Revopoint MIRACO系列。

請根據你的物體尺寸找到合適的掃描器

結構光掃描器的優勢

結構光3D掃描器多年來一直保持流行，與雷射掃描和攝影測量相比，在3D掃描中具有獨特優勢。

精確度與解析度：
結構光在捕捉細微表面細節方面表現出色，能夠提供高精度的3D資料。結構光3D掃描器透過將高解析度光圖案投射到物體表面，相機檢測這些圖案因表面輪廓而產生的變形，從而精確捕捉幾何形狀的微小變化，非常適合捕捉精細細節和複雜特徵。

快速掃描：
結構光技術的一個關鍵優勢是其快速掃描能力。與雷射掃描和攝影測量不同，結構光能夠快速捕捉大量3D資料。透過同時收集多個點，它能夠迅速生成3D模型，提高生產效率。

成本效益：
結構光系統裝置成本低，適合小型企業和個人使用。結構光掃描器以低投資提供高品質的3D資料，且軟體易於使用，簡化了操作和學習。

非接觸式測量：
結構光掃描無需接觸物體，避免損壞，非常適合脆弱或複雜形狀的物體。這種方法在醫療影像和藝術品修復等領域至關重要，可以在保護物品的同時獲取資料。

安全性：
結構光通常使用Class 1紅外光，3D掃描器可以安全地掃描人和動物，無需接觸即可捕捉資料。它被用於醫學、運動和娛樂領域，包括臉部識別、動作捕捉和醫學影像的3D資料獲取。

注意事項

結構光3D掃描器功能強大，但像所有工具一樣，有一些需要注意的事項，以充分發揮其效能。

環境光的依賴性
問題：結構光掃描器在強光或陽光直射下可能難以捕捉物體。結構光掃描器通常使用紅外光，而陽光是一個重要的紅外光源，可能會干擾感測器。
解決方案：在均勻的室內光線下使用，或透過遮擋掃描區域來減少環境光的幹擾。

反光、深色或透明表面
問題：反光、深色或透明表面可能導致資料丟失，因為光線被反射、吸收或完全無法捕捉，無法正確捕捉表面細節。
解決方案：使用掃描噴霧減少反射，使表面更容易被捕捉。

有限的掃描範圍
問題：結構光掃描器最適閤中小型物體。結構光掃描器通常具有有限的視野和範圍，以有效投射光圖案。物體離掃描器越遠，光圖案越分散，難以捕捉精確的表面細節和深度。大型物體（如汽車和卡車）可能需要分段掃描並合併。
解決方案：分段掃描物體，並使用Revo Scan的合併功能將多個掃描的資料整合為完整模型。

無特徵表面
問題：如果表面沒有明顯特徵，3D掃描器可能會失去追蹤能力。這是因為結構光3D掃描器透過將圖案投射到物體表面來檢測變形，從而推斷形狀。然而，光滑或無特徵的物體缺乏這些變形所需的紋理，阻礙掃描器捕捉精確深度資訊的能力，無法有效掃描此類物品。
解決方案：在物體表面放置標記，為掃描器提供追蹤參考。