3D扫描仪的视野对扫描质素有什么影响？

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       透过3D扫描可以分析现实世界中的物件，从而收集该物件的所有3D数据并以数字方式重建其形状和外观的过程。由于此过程，该物件可以成为3D模型，可以帮助用家作为要开发的3D项目的基础，对于重构、分析或模拟也很有用。今次会介绍3D扫描中什么是视野Field of View。

 

 

       现时有很3D扫描技术可以获取现实世界中的物件的3D模型数据，主要可以分为两大类：一种是接触式；另外一种是非接触式，例如结构光3D扫描技术，激光扫描技术等。

 

 

本文章内容目录：

 

 

为何使用3D扫描？

 

什么是视野Field of View

 

使用具有小视野的3D扫描仪来扫描大物体的问题

 

使用具有大视野的3D扫描仪来扫描小的物体的问题

 

 

 

为何使用3D扫描？

 

       在说什么是3D扫描仪的视野Field ofView之前，先了解一下为何使用3D扫描。如果用家想获取实质物件的3D数据，那么利用3D扫描获取3D数据能更快、更轻松来创建3D打印模型。一旦有了这些3D模型数据后，用家就可以对3D模型数据进行修改，可以为之后一些项目等建立良好基础，例如产品开发逆向工程等。

 

       那么3D扫描可以应用在什么地方？除了一般产品逆向工程或、文物修复或数据储存外，医学界充分利用这种3D扫描技术！通过3D扫描创建，有助用于测量患者义肢的产品。3D扫描在牙科领域已经非常普遍，例如观察、模拟选择，甚至创建一些牙科设备，例如牙套、植入物和假牙。3D扫描配合3D打印可以避免模具的所有缺点，以及有助创建这些模具的整个过程。

 

       3D扫描有很多好处和潜质，例如协助恢复法国巴黎圣母院在2019年4月15日烧毁的部分。

 

 

 

什么是视野Field of View（Scanning area or Scan range）

 

 

Image source: gomeasure3d

 

 

       以上的图说明了3D扫描仪的视野。焦点的中心深度（Center depth of focus）是放置扫描物件的位置，以便获得最佳结果、最佳焦点和准确性。Z-Near是扫描体积的起点，而Z-Far是扫描仪可以扫描的最远距离。

 

 

       3D扫描仪与相机具有一些共同特征。像大多数相机一样，它们具有圆锥形的视野，并只能收集有关未被遮挡的表面的信息。相机收集有关其视野内表面的颜色信息时，而3D扫描仪收集有关其视场内表面的距离信息。3D扫描仪产生的“图片”描述了图片中每个点到表面的距离，而每个点都记载了三维位置。

 

 

       在大多数情况下，单次扫描不会产生完整的物件的3D模型数据。通常需要从许多不同方向多次扫描，甚至数百次，以获取有关对象各个角度的数据。这些3D扫描必须带入一个通用的参考系统中，该过程通常称为对齐或Registration，然后合并以创建完整的3D模型。

 

 

       3D扫描仪具有指定的视野大小（也称为扫描体积Scanning volume）。为了获得最佳的扫描结果，你应该使用，扫描体积尺寸最适合要3D扫描的物件尺寸的3D扫描仪。

 

 

 

使用小视野的3D扫描仪来扫描大型物体时的问题

 

       当使用为扫描小物件而设的3D扫描仪来扫描大物件时，与具有较大视野的3D扫描仪进行3D扫描相比，你将需要扫描更多次才能获取到整个3D模型。这可能会变得非常费力和费时，你需要整理单个扫描，以及将所有单个扫描合并为完整的3D模型。

 

 

       选择正确的视野（Field of View/ FOV）时，是要在要扫描的对象具有足够的细节和准确性之间找到适当的平衡，同时考虑合适当的覆盖范围，否则你就要为扫描对象进行多次扫描。

 

 

       因此在扫描大型物体的情况下，手提式3D扫描仪会表现较佳，如Shining3D Einscan PRO HD，Einscan PRO 2X和Einscan PRO 2X+，可参考扫描范围的数值。

 

 

Image source: Shining 3D

 

 

 

使用具有大视野的3D扫描仪来扫描小型物体时的的问题

 

       如果你要扫描具有杂细节和、纹理和体积较细的物体时，使用具有大视野的3D扫描仪将失去很多精细的几何细节，并且扫描精度也不是最好的。因此，你要了解该物件扫描目的，去选择拥有合适的视野的3D扫描仪。

 

 

       因此在扫描小型物体的情况下，固定式的3D扫描仪会表现较佳，如Shining3D Einscan SE和Einscan SP，或使用手提式3D扫描仪的固定扫描模式（Fixed scan）亦做到精细的扫描，可参考扫描范围的数值。

 

 

       除了视野（Field of View/ FOV）之后外，其实3D扫描仪还有其他规格是可以注意的，例如3D扫描的Point distance和Accuracy等等，以及扫描时作用的方式。

 

 

 

Image source: Shining 3D

 

 

       除了视野（Field of View/ FOV）之后外，其实3D扫描仪还有其他规格是可以注意的，例如3D掃描的Point distance和Accuracy等等，以及掃描時作用的方式，例如3D扫描的Point distance和Accuracy等等，以及扫描时作用的方式。

 

 

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