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剛?cè)胧秩S掃描儀
如何才能高效獲取精準(zhǔn)的三維數(shù)據(jù)
今日云課堂
搞懂這7個(gè)問題
就算是新手小白
也能玩轉(zhuǎn)三維掃描
本次云課堂會(huì)分步拆解捷克布爾諾科技博物館館藏飛機(jī)的掃描過程，帶大家了解三維掃描工作的前期準(zhǔn)備、掃描過程中的注意事項(xiàng)及后期數(shù)據(jù)處理。
需要修復(fù)的飛機(jī)為世界上首批量產(chǎn)的超音速飛機(jī)，身長10米，重達(dá)7.5噸。由于長期靜置停放，該飛機(jī)左翼出現(xiàn)了腐蝕情況。
對飛機(jī)左翼進(jìn)行三維掃描，可為后續(xù)的修復(fù)工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
01 戶外掃描應(yīng)選擇哪種設(shè)備？
好馬配好鞍，選擇一款合適的設(shè)備至關(guān)重要。環(huán)境光會(huì)影響三維掃描的精度和掃描效率。在戶外掃描時(shí)，傳統(tǒng)掃描儀由于光源等技術(shù)受限，受環(huán)境光的干擾較大，其掃描結(jié)果會(huì)大打折扣。
而藍(lán)光波長較短，抗干擾性強(qiáng)，戶外掃描可以選擇藍(lán)光三維掃描儀。
此次掃描中選用的KSCAN-Magic三維掃描儀，是一款紅外+藍(lán)色激光計(jì)量級(jí)復(fù)合式三維掃描儀。
精度最高可達(dá)0.020 mm，標(biāo)配五種工作模式：大面幅掃描、高速掃描、精細(xì)掃描、深孔掃描，內(nèi)置全局?jǐn)z影測量系統(tǒng)，可適應(yīng)不同的掃描需求，捕捉復(fù)雜表面的數(shù)據(jù)。
此外，依托強(qiáng)大的掃描算法，KSCAN-Magic能快速捕捉大面幅數(shù)據(jù)，使戶外掃描任務(wù)更為高效便捷。
02 掃描前需要做哪些準(zhǔn)備？
為了確保掃描儀的掃描結(jié)果精準(zhǔn)可靠，在設(shè)備經(jīng)歷長途運(yùn)輸后，需要用標(biāo)定板對掃描儀進(jìn)行快速標(biāo)定。
為了達(dá)到較好的掃描效果，還需要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和被測物特性，提前調(diào)整掃描儀的參數(shù)設(shè)置。
03標(biāo)記點(diǎn)要怎么貼？
標(biāo)記點(diǎn)也稱為參考點(diǎn)，三維掃描儀通過標(biāo)記點(diǎn)來捕捉物體表面的坐標(biāo)信息。因此，在掃描前，需要在物體表面放置標(biāo)記點(diǎn)。為了減少識(shí)別誤差，建議隨機(jī)放置標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)的分布不需要太規(guī)整。
可根據(jù)設(shè)備最大掃描面幅來預(yù)估標(biāo)記點(diǎn)粘貼距離，理論粘貼距離為3-20cm，可根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)。KSCAN-Magic的最大掃描面幅達(dá)1440 x 860mm，采用藍(lán)光快速模式標(biāo)記點(diǎn)間距在250mm-350mm.
此外，貼點(diǎn)時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)：
1.切勿將標(biāo)記點(diǎn)貼在圓弧等會(huì)使標(biāo)記點(diǎn)發(fā)生形變的位置；
2.切勿將標(biāo)記點(diǎn)貼在直角、邊緣位置；
3.切勿按壓、擦拭、折疊標(biāo)記點(diǎn)；
在飛機(jī)掃描修復(fù)案例中，主要以 250mm-350mm 左右的間隔放置標(biāo)記點(diǎn)。在不易識(shí)別的區(qū)域（如機(jī)翼邊緣），可增加標(biāo)記點(diǎn)來保證拼接數(shù)據(jù)的完整性，拼接過渡處的標(biāo)記點(diǎn)應(yīng)該不少于4個(gè)。
04 什么是最佳掃描距離？
掃描儀與物體之間存在最佳的掃描距離，若掃描時(shí)，操作不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)云丟失、掃描結(jié)果不佳等情況。
為了清晰地捕獲高質(zhì)量的掃描數(shù)據(jù)，需要讓掃描儀處于合適的工作距離內(nèi)。掃描特定區(qū)域時(shí)，應(yīng)從多個(gè)角度進(jìn)行掃描，減少隨機(jī)誤差。
05 為什么要設(shè)置分辨率
在給定的掃描距離下，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離即為分辨率。分辨率越高，掃描點(diǎn)云就越密集。如果對三維模型的細(xì)節(jié)要求高，則需要設(shè)置高分辨率。
本案例的分辨率為1.5 mm, 在不丟失細(xì)節(jié)的情況下，盡可能提高了掃描效率。此外，建議在掃描中調(diào)整掃描位置和角度，從而對物體進(jìn)行全方位的掃描。
06 后期數(shù)據(jù)如何處理？
掃描結(jié)束后，需對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，刪除一些無用的多余數(shù)據(jù)。KSCAN-Magic配備了掃描軟件ScanViewer，在軟件中，簡單幾步，即可編輯掃描數(shù)據(jù)，刪除多余數(shù)據(jù)。
掃描數(shù)據(jù)可以網(wǎng)格化成三維模型，并以STL, PLY網(wǎng)格格式導(dǎo)出，或以ASC、IGS 和TXT點(diǎn)云格式導(dǎo)出。
07 何時(shí)需要用到攝影測量？
當(dāng)掃描大型物體時(shí)，由于拼接次數(shù)過多，累計(jì)誤差會(huì)越來越大。
此時(shí)，若使用攝影測量系統(tǒng)，可通過大面幅多角度定位技術(shù)，減少累計(jì)誤差，提高掃描精度。
攝影測量利用不同角度拍攝的照片來獲取物體三維坐標(biāo)。當(dāng)被掃物體的尺寸超過1米時(shí)，通過攝影測量，可提高標(biāo)記點(diǎn)在空間的位置精度，提高后期掃描的數(shù)據(jù)精度。
KSCAN-Magic內(nèi)置攝影測量系統(tǒng)，在掃描大型物體時(shí)有出色的表現(xiàn)。
弄懂以上問題，是使用三維掃描儀高效獲取精準(zhǔn)的三維數(shù)據(jù)的靠前步。想要熟練掌握三維掃描的技巧仍需要不斷學(xué)習(xí)和反復(fù)實(shí)戰(zhàn)練習(xí)。
讓我們期待下一期云課堂，為大家?guī)砀嚓P(guān)于三維掃描的干貨內(nèi)容~