3d扫描仪成像原理

3D扫描通过对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了方便快捷的手段。

3D扫描的原理可以类比照相机拍照的原理，两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪抓取的是位置信息。照相机的图片由很多像素点构成，扫描仪的点云由很多坐标点组成。

三维扫描技术原理是什么

拍照式三维扫描仪是一种高速高精度的三维扫描测量设备，应用的是目前国际上最先进的结构光非接触照相测量原理。采用一种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术。它采用的是白光光栅扫描，以非接触三维扫描方式工作，全自动拼接，具有高效率、高精度、高寿命、高解析度等优点，特别适用于复杂自由曲面逆向建模，主要应用于产品研发设计（RD，比如快速成型、三维数字化、三维设计、三维立体扫描等）、逆向工程（RE，如逆向扫描、逆向设计）及三维检测CAV），是产品开发、品质检测的必备工具。三维扫描仪在部分地区又称为激光抄数机或者3D抄数机。

三维一体扫描仪是啥

三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。

搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。

目前并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。

例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

激光三维扫描仪是什么

三维激光扫描技术又称为实景复制技术，利用激光测距原理，通过高速激光扫描测量方法，大面积、高分辨率地获取被测对象表面的高精度三维坐标数据以及大量空间点位信息，可以快速建立高精度(精度可达毫米级)、高分辨率的物体真实三维模型以及数字地形模型。是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命。

相较于传统二维平面图纸的抽象表示，三维激光扫描技术，可以直观反映真实世界的本来面目，应用领域非常广泛，主要有文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故分析、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事等。

三维激光扫描系统根据其搭载的不同的平台分为：

（1） 固定式激光扫描系统。也称地面三维激光扫描仪，使用时在地面不同方位设置测站进行扫描。

（2） 车载激光扫描系统。以汽车作为平台，在连续移动过程中连续快速扫描。

（3） 机载激光扫描系统。以无人机或有人机作为平台，在空中对地面进行连续快速扫描。

（4） 手持型激光扫描系统。属于便携式激光扫描仪，使用简单、快捷、轻便。

（5） 背包式激光扫描系统。采用人工背包式背负作业，能适应复杂路线及环境。

三维激光扫描系统通过扫描目标物体，可获得海量的高精度空间三维点云数据，单点精度可达到毫米级，并且可具有真实色彩信息。获取的点云模型能充分体现出目标物体的三维特征信息。根据不同的需求，通过对点云数据的分析、处理，可以获得满足不同需求的丰富数据，从而在不同领域发挥不可比拟的重要作用。

一、古建文物保护领域

根据扫描获取的点云数据，生成古建正射影像。

根据正射影像可绘制古建平面、立面及剖面图等传统施工图纸。

根据三维点云模型可辅助建模，细节更加丰富，模型更加真实准确，方便后续对古建的修复、维护及展示等工作。

二、工程领域

1. 地形测量

3D数字高程

三维激光扫描点云模型可以获得现状建筑的全面数据。根据点云模型返画CAD图可获得高精度的设计图纸。

2. 规划、设计

项目规划设计阶段，首要工作是获得项目及周边的环境信息，环境信息越充分，规划设计工作越得心应手。采用三维激光扫描技术对项目目标环境进行扫描，取得的高精度三维模型，不仅直观、真实，而且包含有项目目标的全部空间信息，对规划设计工作可以起到事半功倍的效果。

在取得的三维空间信息的基础上，可以进一步进行日照分析、管道分析等。

3. 老旧建筑的维护、修复、测量

对于老旧建筑，采用三维扫描技术可以逆向绘制CAD图纸，辅助进行设计、施工、测量等工作。

三维激光扫描点云模型可以获得现状建筑的全面数据。根据点云模型返画CAD图可获得高精度的设计图纸。

4. 工程测量

由于具有高精度、扫描数据全面的特点，三维激光扫描技术可代替传统的工程测量，并在某些方面解决传统手段解决不了的难题，发挥独特的作用。

(1) 监理测量

三维激光扫描是真实场景的复制，资料具有客观可靠性，为监理隐蔽工程、重点部位工程质量提供有效依据，为避免日后的纠纷提供了客观依据。

(2) 竣工测量

竣工测量要求对实际施工完成的建筑物进行测量，基于对实景扫描及高精度的特点，三维激光扫描技术在对异形建筑测量等方面，可以发挥独特的优势。

(3) 隧道测量

通过三维激光扫描仪进行测量，获取隧道表面海量数据点，可生成真实隧道模型，无论是超欠挖分析还是收敛变形分析，结果都更加精准。

数据全面，海量点云，还原隧道真实形态，细节也清晰可辨，数据可随意查看。

结果精准，可达毫米级的测量精度，准确反映隧道变化情况。

收敛变形分析。基于多期数据，可进行隧道收敛变形分析。

超欠挖分析。通过点云模型与设计模型进行对比，可自动生成超欠挖报告，得到各段超欠挖体积分析，同时也可在任意断面处查看形态对比。

5. 变形监测

由于三维激光扫描技术具有高精度的特点，在一定的条件控制下，精度可达到1毫米以内，三维激光扫描技术可以用来对变形进行监测。主要应用在建筑物变形监测、基坑变形监测、桥梁变形监测、隧道变形监测以及地表形变监测等方面。

建筑物变形监测

基坑变形监测

桥梁变形监测

6. 土方和体积测量

采用三维激光扫描仪对现场地形地貌进行扫描，获得现场高精度三维地形数据，对相关数据进行处理后可以计算出土方工程量或其它相关体积。

根据项目情况，采用地面三维激光扫描仪在不同站点进行扫描。

扫描后，现场原始地貌被真实、直观、精确记录。

根据需要可以处理出地形图、等高线、三维模型等各种数据成果。

现场标高点位数据可现场进行复核。

测量成果可进行存档，土方体积计算可采用方格网等方式进行复核，方便后续审计、结算。

7. 三维扫描+BIM应用

三维激光扫描与BIM均以三维模型为中心，两者存在天然的相关性。三维激光扫描是BIM应用中最基础的一个重要环节，对现场三维实际进行采集后与BIM进行结合，才能发挥BIM技术的应用价值。

(1) 三维扫描协助BIM进行逆向建模

通过三维激光扫描取得真实、精确点云模型。

采用相关软件辅助建立BIM模型。

在没有目标图纸资料的情况下，采用三维激光扫描建立BIM模型是最高效的手段。建筑建成后，即使有原始图纸资料，采用三维激光扫描建立的BIM模型更符合实际修建完成的建筑，方便后期的运营管理。

(2) 辅助装饰装修等二次设计

扫描取得的点云模型提供直观及全面的原始室内原始设计数据。

在真实模型基础上进行的装修设计更加完善、减少变更及返工。

在真实模型基础上进行幕墙设计可以提高设计精度和施工质量。

(3) 施工检测及验收

BIM模型可以指导施工，三维扫描模型可以描述真实情况，将两者进行对比，不仅可以发现施工偏差，还可以检测施工质量。

实际施工模型与设计BIM模型对比，可以检查施工偏差情况。

施工偏差及施工质量分析数据一目了然。

8. 工程存档及展示

在工程建设当中，有很多工程存档及项目展示的需要，采用三维激光扫描技术可以全面对工程进行存档，全方位对工程进行展示，满足工程后期结算、索赔，以及对样板工程进行展示的需要。

9. 钢结构检测

采用三维扫描技术将复杂零部件的三维尺寸精确进行扫描，并将得到的点云与设计模型做精确地三维偏差分析，从而分析出零部件与设计模型的偏差，检测制作质量。

无接触式自动测量，高效快捷。

海量三维真彩色点云数据，即便是复杂异形钢构件也可全面测量记录。

毫米级测量精度，保证检测结果准确，采用色谱图反映实际制造成果与设计模型间偏差，显示更加全面直观。

10. 公路改扩建测量

在公路改扩建工程中，对已有旧路占地边线、路基、路面、桥涵的测量和现状描述对设计过程中的参考与决策尤为重要。采用车载激光扫描测量系统，每秒百万点的测量速率，40-60公里每小时的行驶速度，可快速获得路面点坐标信息及道路两侧地形情况。数据获取的质量和有效性高于传统的人工采集。

通过先进算法进行点云解算，点云精度可达5cm，满足公路改扩建测量精度要求。

成果丰富。海量点云可提取车道线，生成公路横断面、地形图等成果。

三、电力管理领域

对已建成的电力网络，需要有效地对其进行巡线管理，以确保电力的安全输送。

多平台激光雷达系统具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点，可以获得输电线路相关距离测量的数据，适用于对新建线路的走向选择设计、对已建线路的危险点巡线检查、线路资产管理以及各种专业分析。

以高精度、高分辨率正射影像和激光点云数据为基础，结合架空送电线路设计业务需求，实现线路路径优化设计、杆塔优化设计的一体化全流程应用。基于剖面进行塔位优化，根据塔位坐标数据、塔基断面数据对线路各种指标进行统计分析。

利用无人机激光雷达系统获取的高精度点云可以检测建筑物、植被、交叉跨越等对线路的距离是否符合运行规范,线间距是否满足安全运行的要求；同时相机获取的高清晰度的影像，可以让巡检人员在室内进行线路设施设备和通道异常的判别。根据分类得到的电力线、植被和地面等分类的点云，可以计算出靠近电力线的植被并标记出来，可以起到预警的效果。

通过采集的高精度激光点云和高分辨率数码影像数据，处理成DOM、DEM，结合分类后的点云，可以实现电力线路三维建模，恢复线路走廊地形地貌、地表附着物(树木、建筑等)、线路杆塔三维位置和模型等，辅以线路设施设备参数录入，可实现线路资产管理。

四、影视制作领域

在影视拍摄中，一些特殊的场景和道具无法进行实拍，或者在一些大型动画的制作中，采用三维激光扫描技术对场景或道具进行扫描、建模，然后利用计算机进行后期制作，在大大减少人力投入的同时，效果也更显逼真。

五、结语

三维激光扫描技术的应用远不仅限于以上场景，由于与真实三维世界高度契合，符合大数据时代的技术发展趋势，三维激光扫描技术应用必定在相关领域中快速发展、大展身手，让我们拭目以待......

蓝光扫描仪的原理与方案

蓝光扫描仪的原理是利用三维扫描仪，对实物表面进行扫描，得到物体的数据（以点的形式）；将物体的数据导入建模的软件中，对物体进行曲面重建，得到物体的三维实体（电子版的）；

如果还想将实体变成具体的实物或者检测这个实体跟实物的偏差，可利用相关软件进行精度分析，如果不合格，再用软件进行实体修改；如果合格，可将实体数据放在加工中心加工，最后出成品。实际上蓝光和白光并没有什么太大的区别