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三維掃描儀如何將實物轉換為三維數據？

先臨課堂

2025.11.05

      光學三維掃描儀的主要組成部分是相機及光機（既投影）。相機的作用，我們很容易就理解，那光機呢？三維掃描儀又是如何通過實物轉換得到三維數據的呢？

      本期，給大家詳細介紹從實物轉換為三維數據的過程。



      光學三維掃描儀的工作原理，就是光機投影出特定的光線在被掃描物體上，物體反射光線，設備相機接收到反射光線后，通過三角測量法計算，從而將實物轉換為由有限點組成的三維數據。

光學三維掃描儀掃描物體
我們倒推一下。

點如何組成三維數據？點是怎么來的？


點如何組成三維數據？

      首先來看下三角測量法的原理，見下圖。通過此方法，可以獲取某一個點的位置信息。



三角測量法的原理

三角測量法原理










      當我們需要復制一條曲線時，我們可以將曲線上的關鍵點的坐標測量出來，然后用線將其連接。當這樣的線有多條時，就可以將這些線組成一個完整的面，這個就是曲面建模思路。三維掃描就是借鑒了這種思維。


      對于掃描中的物體，其并不是一個點，也不是一堆點的聚合物。這時，我們要做的步驟就是將物體進行抽象化處理成有限個點的集合，這些就是關鍵點，通過確認各關鍵點的位置信息，得到最終的三維數據。

點是怎么來的？

如何提取被掃描物體上的關鍵點？

物體上哪個是關鍵點，哪個不是，接下來該怎么辦？

      現在需要按照一定距離抽樣，抽取關鍵點，然后做好標記。
      抽樣的關鍵就是利用光機在物體表面投射特定的光線，當關鍵點確定好后，三維掃描數據的獲取流程就走通了。




原理總結：

通過本文的介紹，我們倒推了三維數據獲取的原理。

利用光機投射特定光線在物體表面，人為標記關鍵點，相機接收到反射光線，利用三角測量法，計算各關鍵點的位置坐標，通過各點的位置，點組成線，線組成面，最終得到物體的三維數據。