三维扫描技术并非一种单一的技术,它通常被作为一系列技术及流程的总称。尽管不同技术路线所使用的技术和原理大相径庭,但=维扫描技术通常包括四个环节:数据采集,数据处理,点云拼接,曲面重建。
三维扫描技术按照其获取数据的方式,可以分为主动式和被动式两种。每种方式又可以细分出多种实现方式。利用激光,结构光进行扫描的传统主动扫描方式精度较高,但设备成本极高,学习难度也比较大。而利用立体视觉法等被动成像方式进行三维扫描的技术方案,存在着标定复杂,稳定性差,计算量大等问题。三维扫描技术发展至今,暂无一种可以通用的数据采集技术,各类仪器和方法都存在着比较大的局限性。
图像处理环节通常包括对原始数据的一系列降噪处理,根据数据采集设备的不同,图像处理环节往往还承担着还原物体空间坐标的任务,即通过采集到的原始数据,根据几何模型求解对应像素点所代表的空间位置坐标。
受限于摄像机视场范围,对物体进行完整的数据采集需要从多个角度进行拍摄,对于不同视角拍摄到的数据,需要通过点云拼接技术将多侦点云拼接,得到完整的物体表面点云信息。现有的点云数据拼接技术按过程可分为两类:粗拼接和精确拼接。粗拼接主要用于将不同坐标系下的点云转换到同一坐标系下,为精确拼接提供初始值。精确拼接通常使用一系列的优化手段,通过坐标变换参数来实现拼接误差最小化。当前点云粗拼接技术通常使用辅助设备完成,点云精细拼接技术则主要使用迭代最近点算法(ICP)及其改进算法进行。
曲面重建环节通常是指对空间点坐标进行处理,使之能够被计算机识别和表示。对于点云数据来讲,使用曲面重建技术对点云进行重建,可以将点云中蕴含的几何信息转化为计算机能够显示的图像和图形。常用的点云重建技术可分为:曲面拟合重建、变形重建和网格重建。