3D掃描儀技術(shù)簡介
三維掃描儀分類爲(wèi)接觸式與非接觸式兩種，後者又可分爲(wèi)主動掃描與被動掃描，這些分類下又細(xì)分出衆(zhòng)多不同的技術(shù)方法。使用可見光圖像達(dá)成重建的方法，又稱做基于機器視覺的方法，是今日機器視覺研究主流之一。
接觸式掃描
接觸式三維掃描儀通過實際觸碰物體外表的方法計算深度，如座標(biāo)測量機（CMM, Coordinate Measuring Machine）即典型的接觸式三維掃描儀。此方法相當(dāng)精確，常被用于工程制造產(chǎn)業(yè)，然而因其在掃描過程中必須接觸物體，待測物有遭到探針破壞損毀之也許，因此不適用于高價值對象如古文物、遺跡等的重建作業(yè)。另外，相較于其他方法接觸式掃描需要較長的時間，現(xiàn)今最快的座標(biāo)測量機每秒能完成數(shù)百次測量，而光學(xué)技術(shù)如激光掃描儀運作頻率則高達(dá)每秒一萬至五百萬次。
非接觸主動式掃描
主動式掃描是指將分外的能量投射至物體，借由能量的反照來計算三維空間信息。常見的投射能量有一般的可見光、高能光束、超音波與 X 射線。
時差測距（Time-of-Flight）
時差測距（time-of-flight，或稱'飛時測距'）的3D激光掃描儀是一種主動式(active)的掃描儀，其使用激光光探測目標(biāo)物。圖中的光達(dá)即是一款以時差測距為要緊技術(shù)的激光測距儀(laser rangefinder)。此激光測距儀確定儀器到目標(biāo)物外表距離的方法，是測定儀器所發(fā)出的激光脈沖往返一趟的時間換算而得。即儀器開槍一個激光光脈沖，激光光打到物體外表后反照，再由儀器內(nèi)的探測器接收信號，并記載時間。由于光速(speed of light) 為一已知條件，光信號往返一趟的時間即可換算為信號所行走的距離，此距離又為儀器到物體外表距離的兩倍，故若令 為光信號往返一趟的時間，則光信號行走的距離等同。顯而易見的，時差測距式的3D激光掃描儀，其量測精度受到我們能多準(zhǔn)確地量測時間 ，因為大約 3.3 皮秒（picosecond；微微秒）的時間，光信號就走了 1 公厘。
激光測距儀每發(fā)一個激光信號只能測量單一點到儀器的距離。因此，掃描儀若要掃描完整的視野(field of view)，就必須使每個激光信號以不同的角度開槍。而此款激光測距儀即可通過自己的水平旋轉(zhuǎn)或系統(tǒng)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)鏡(rotating mirrors)達(dá)成此目的。旋轉(zhuǎn)鏡由于較輕便、可快速環(huán)轉(zhuǎn)掃描、且精度較高，是較廣泛應(yīng)用的方法。典型時差測距式的激光掃描儀，每秒約可量測10,000到100,000個目標(biāo)點。
三角測距（Triangulation）
三角測距3D激光掃描儀，也是屬于以激光光去偵測環(huán)境情的主動式掃描儀。相關(guān)于飛時測距法，三角測距法3D激光掃描儀開槍一道激光到待測物上，并使用攝影機查找待測物上的激光光點。隨著待測物（距離三角測距3D激光掃描儀）距離的不同，激光光點在攝影機畫面中的位置亦有所不同。這項技術(shù)之因此被稱為三角型測距法，是因為激光光點、攝影機，與激光自己組成一個三角形。在那個三角形中，激光與攝影機的距離、及激光在三角形中的角度，是我們已知的條件。通過攝影機畫面中激光光點的位置，我們可以決定出攝影機位于三角形中的角度。這三項條件可以決定出一個三角形，并可計算出待測物的距離。在很多案例視頻中，人們以一線形激光條紋取代單一激光光點，將激光條紋對待測物作掃描，大幅加速了整個測量的進(jìn)程。National ReseARCh Council of Canada 是致力于研發(fā)三角測距激光掃描技術(shù)的協(xié)會之一（1978）。
手持激光（Handhold Laser）
手持激光掃描儀通過上述的三角形測距法建構(gòu)出3D圖形：通過手持式設(shè)備，對待測物開槍出激光光點或線性激光光。 以兩個或兩個以上的偵測器（電耦組件 或 位置傳感組件）測量待測物的外表得益持激光產(chǎn)品的距離，通常還需要借助特定參考點－通常是具黏性、可反照的貼片－用來作為掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù)，會被導(dǎo)入電腦中，并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型。手持式激光掃描儀，通常還會綜合消沉式掃描（可見光）獲得的數(shù)據(jù)（如待測物的結(jié)構(gòu)、色彩分布），建構(gòu)出更完整的待測物3D模型。
結(jié)構(gòu)光源（Structured Lighting）
將一維或二維的圖像投影至被測物上，根據(jù)圖像的形變情形，判斷被測物的外表形狀，可以非？斓乃俣冗M(jìn)行掃描，相對于一次測量一點的探頭，此種方法可以一次測量多點或大片區(qū)域，故能用于動態(tài)測量。
調(diào)變光（Modulated Lighting）
使用投影機將正弦波調(diào)變之光柵投射于書本上。
調(diào)變光三維掃描儀在時間上連續(xù)性的調(diào)整光線的強弱，常用的調(diào)變方法是周期性的正弦波。借由觀察圖像每個像素的亮度變化與光的相位差，即可推算距離深度。調(diào)變光源可采用激光或投影機，而激光光能達(dá)到極高之精確度，然而這種方法對于噪聲相當(dāng)敏銳。
非接觸被動式掃描
被動式掃描儀自己並不發(fā)射任何輻射線（如激光），而是以測量由待測物外表反照周遭輻射線的方法，達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。由于環(huán)境中的可見光輻射，是相當(dāng)容易取得並使用的，大部分這類型的掃描儀以偵測環(huán)境的可見光爲(wèi)主。但相對于可見光的其他輻射線，如紅外線，也是能被應(yīng)用于這項用途的。因爲(wèi)大部分情況下，被動式掃描法並不需要規(guī)格太特殊的硬件支持，這類被動式國產(chǎn)產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜。
立體視覺法（Stereoscopic）
傳統(tǒng)的立體成像系統(tǒng)使用兩個放在一起的攝影機，平行注視待重建之物體。此方法在概念上，類似人類借由眼睛感知的圖像相疊推算深度[1]（當(dāng)然實際上人腦對深度信息的感知歷程龐大許多），若已知兩個攝影機的彼此間距與焦距長度，而截取的左右兩張圖片又能成功疊合，則深度信息可敏捷推得。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析（correspondence analysis），一般使用區(qū)塊比對（block matching）或?qū)O幾何（epipolar geometry）算法達(dá)成。
使用兩個攝影機的立體視覺法又稱做雙眼視覺法（binocular），另有三眼視覺（trinocular）與其他使用更多攝影機的延伸方法。
色度成形法（Shape from Shading）
早期由 B.K.P. Horn 等學(xué)者提出，使用圖像像素的亮度值代入預(yù)先設(shè)計之色度模型中求解，方程式之解即深度信息。由于方程組中的未知數(shù)多過限制條件，因此須借由更多假設(shè)條件縮小解集之范圍。例如進(jìn)入外表可微分性質(zhì)（differentiability）、曲率限制（curvature constraint）、滑溜程度（smoothness）以及更多限制來求得精確的解。此法之后由 Woodham 派生出立體光學(xué)法。
立體光學(xué)法（Photometric Stereo）
為了彌補光度成形法中單張照片提供之信息不足，立體光學(xué)法采用一個相機拍攝多張照片，這些照片的拍攝角度是雷同的，其中的差別是光線的照明條件。最簡單的立體光學(xué)法使用三盞光源，從三個不同的方向照射待測物，每次僅打開一盞光源。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學(xué)中的完美漫射（perfect diffusion）模型解出物體外表的梯度矢量（gradients），通過矢量場的積分后即可獲得三維模型。此法并不適用于滑溜而不相近于朗伯外表（Lambertian Surface）的物體。
輪廓法
此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構(gòu)成三維形體。當(dāng)物體的部分外表無法在輪廓聯(lián)機展現(xiàn)時，重建後將丟失三維信息。常見的方法是將待測物放置于電動轉(zhuǎn)盤上，每次旋轉(zhuǎn)一小角度後拍攝其圖像，再經(jīng)由圖像處理技巧去除背景並取出輪廓線條，搜集各角度之輪廓線後即可“刻劃”成三維模型。
用戶輔助
另外有點方法在重建過程中需要用戶提供信息，借助人類視覺系統(tǒng)之獨特征能，輔助完成重建順序。
這些方法基本上基于照片攝影原理，針對同個物體拍攝圖像以推算三維信息。另一種類似的方法是全景重建（Panoramic reconstruction），乃是在定點上拍攝四周圖像使之得以重建場景環(huán)境。
要緊代表品牌
InSpeck、 Artec 、3D Digital、MVT、FARO、Polhemus、Surface Imaging等等。
