三維掃描儀（3D scanner）是一種科學(xué)儀器，用于偵測(cè)并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何構(gòu)造）與外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等性質(zhì)）。這些數(shù)據(jù)常被用來(lái)進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中創(chuàng)建實(shí)際物體的數(shù)字模型。這些模型在工業(yè)設(shè)計(jì)、瑕疵檢測(cè)、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)引、地貌測(cè)量、醫(yī)學(xué)信息、生物信息、刑事鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

三維掃描儀工作原理

三維掃描儀的工作原理主要基于結(jié)構(gòu)光掃描、激光掃描、三坐標(biāo)等原理。

結(jié)構(gòu)光掃描原理：通過(guò)投射特定的光模式（如條紋、點(diǎn)或網(wǎng)格）到物體表面，然后使用相機(jī)捕獲這些光模式在物體表面上的變形。通過(guò)對(duì)變形光模式的分析，計(jì)算出物體表面的三維信息。

激光掃描原理：激光掃描儀發(fā)射激光束到物體表面，然后接收反射回來(lái)的激光。通過(guò)測(cè)量激光發(fā)射和接收之間的時(shí)間差或角度變化，可以確定物體表面點(diǎn)到掃描儀的距離。

三坐標(biāo)原理：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）由三個(gè)互相垂直的運(yùn)動(dòng)軸X，Y，Z建立起一個(gè)直角坐標(biāo)系，通過(guò)接觸式測(cè)量獲取物體的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（地面激光掃描儀測(cè)量原理，圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

三維掃描儀濾光片種類

帶通濾光片或窄帶濾光片：允許特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光通過(guò)，而阻擋其他波長(zhǎng)的光。在三維掃描儀中，帶通濾光片通常用于增強(qiáng)特定波長(zhǎng)光的信號(hào)強(qiáng)度，從而提高掃描精度和可靠性。如果需要捕獲特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光信號(hào)，可以選擇使用窄帶濾光片；而如果通帶較寬或需要捕獲多個(gè)波段的光信號(hào)，則可以選擇使用帶通濾光片（寬帶濾光片）。

長(zhǎng)波通濾光片：允許長(zhǎng)于特定波長(zhǎng)的光通過(guò)，而阻擋短于該波長(zhǎng)的光。在紅外成像和紅外光譜分析中有廣泛應(yīng)用。在紅外三維掃描儀中，長(zhǎng)波通濾光片可以確保只有紅外波段的光被捕獲，這對(duì)于在夜間或低光環(huán)境下進(jìn)行三維掃描非常有用。

偏振濾光片：允許特定偏振方向的光通過(guò)，而阻擋其他偏振方向的光。偏振濾光片可以消除物體表面的鏡面反射，提高圖像的清晰度和對(duì)比度。在需要消除表面反射或提高圖像質(zhì)量的場(chǎng)景中，如掃描玻璃、金屬或其他高反射率材料時(shí)，偏振濾光片可以顯著提高掃描結(jié)果的質(zhì)量。

中性密度濾光片：均勻地減少所有波長(zhǎng)的光線強(qiáng)度，降低整個(gè)圖像的亮度。這種濾光片有助于在光線過(guò)強(qiáng)或需要控制曝光的情況下進(jìn)行三維掃描。在戶外或光線較強(qiáng)的環(huán)境中進(jìn)行三維掃描時(shí)，中性密度濾光片可以幫助調(diào)整光線強(qiáng)度，確保掃描結(jié)果不受光線干擾。