3D掃描技術種類
3D掃描利用專門的掃描設備或相機來捕捉物體的形狀、大小和表面特徵，將物體的表面輪廓資訊轉換為數位形式，生成點雲（point cloud）或網格數據，進而重建成3D模型。生成的3D模型檔案通常需要經過平滑、細節增強等後處理步驟，以確保3D檔案更加精確、完整。
3D掃描技術種類？
- 光學掃描：利用光源來捕捉物體表面的形狀，常見方式包括結構光3D掃描和雷射3D掃描。
- 接觸式掃描：三次元量測儀（CMM），透過探針接觸物體表面來測量形狀，具有極高的精度。
- 攝影測量法：使用多角度的照片重建物體的3D形狀，適合大範圍測量需求。
以上為常見的3D掃描技術，每種技術具備不同的優勢，適合各自特定的應用場景。
結構光3D掃描原理？
- 優點：速度快，適合大範圍掃描、人像類等。
- 缺點：對環境光敏感，需要較好的光照控制。對反光和透明物體掃描效果較差。
結構光3D掃描是一種利用結構光圖案來捕捉物體3D資訊的技術。
在物體表面投射結構化的光圖形（如條紋、點或網格），並由相機捕捉這些圖案的變形，以獲取物體的形狀資訊。結構光3D掃描器通常包含發射器和攝影鏡頭，其中發射器投射出依數學方法構造的光圖案，攝影鏡頭則負責記錄被投射到物體表面後的光圖形變化。隨後，掃描軟體會分析光束的變形情況，通過計算得到物體表面上每個點的XYZ座標，生成點雲數據，並最終重建出物體的3D形狀。
結構光3D掃描的光源類型？
- 光柵條紋：在物體表面投射一組列規律的條紋圖案（如平行條紋或網格），當條紋圖案投射到物體時，表面不平整的區域會導致條紋產生變形。攝影鏡頭捕捉這些變形後，通過影像分析與數據計算，將物體的表面形狀重建為3D模型。
- 散斑模式：透過散斑圖案產生器投射到物體表面，並利用攝影鏡頭捕捉散斑圖案在物體表面變形的情況，系統通過影像處理和數據計算生成物體的3D模型。散斑圖案的隨機分布特性，掃描機能夠精細地捕捉到物體表面細微的形狀變化，提升細節解析度。
以上兩種模式相對於雷射3D掃描，精度可能有所欠缺，無法達到極高精度的需求，且較容易受環境影響，通常需要在穩定光線的條件下操作。3D掃描的光源通常採用LED，這類光源對人眼無直接傷害，具備較高的操作安全性。
雷射3D掃描的光源類型？
- 紅外線（IR）：波長約700~1100nm，介於微波與可見光之間的電磁波，適合遠距離測量和透過某些材料進行測量，對環境光干擾較低，無法被人眼觀察。
- 紅光雷射（Red Laser）：波長約630~780nm，掃描速度快，波長較長，掃描過程中可能會受到一定程度的擴散、反射和散射，適合用於小型物體和室內掃描等。
- 藍光雷射（Blue Laser）：波長約405~450nm，掃描速度慢，屬於短波長光源，短波長使得光斑較小，具有較高的精度和分辨率，非常適合細緻的測量需求。藍光雷射於掃描過程中受到的散射、反射和環境干擾較少，與紅光雷射相比更穩定。因此，藍光雷射特別適用於高精細度的測量場景，例如具有複雜細節或高反光表面的物體。
- 綠光雷射（Green Laser）：波長約520~532nm，具有更高的亮度和視距，色彩更加飽滿，適合戶外、光線複雜的環境。綠光的散射角度比紅光更寬，其穿透力更強，但相對成本較高。
以上雷射光源在3D掃描應用中的選擇應根據具體的物體大小、表面特性和環境條件進行。紅光和藍光常見於精細測量，而綠光和紅外線則適用於戶外及特殊需求的場景。
雷射3D掃描與結構光3D掃描哪一種效果好？
- 精度要求：需要高精度的測量，特別是對於細微細節的測量，或需要捕捉物體的細微細節時，雷射3D掃描可能更適合。
- 速度需求：需要快速掃描或大範圍的掃描，結構光3D掃描可能更適合。
- 黑色或高反光表面：雷射光因其方向性和抗干擾性，在黑色、亮面或高反光材料（如金屬、鏡面）上有更好的表現。結構光3D掃描在這些表面上的精度和穩定性可能較雷射掃描略有不足，特別是在黑亮或高反射環境下。
雷射3D掃描和結構光3D掃描各有優勢，哪一種技術效果更好取決於實際應用需求、場景、物體顏色與物體表面材質等來選擇。以上提供一些方向當作選擇參考。
| 雷射3D掃描 | 結構光3D掃描 |
|---|
| 精確度 | 高 | 中等至高 |
| 掃描速度 | 通常較慢 | 通常較快 |
| 非接觸式 | 是 | 是 |
| 環境光干擾 | 不易受環境光影響 | 易受環境光影響 |
| 掃描範圍 | 通常掃描範圍較小，適合需要高精度測量，尤其適用於工業檢測等 | 掃描範圍較大，適合大範圍掃描。 |
| 成本 | 中等至高 | 低至中等 |
接觸式掃描3D掃描
- 優點：精度非常高，非常適合精密測量，尤其適用於工業檢測和品質控制。
- 缺點：測量速度較慢，探針接觸測量不適合柔軟或易損壞的物體，對於某些小型細緻物體的測量也有一定限制。
三次元量測儀（CMM）為接觸式3D掃描設備，使用探針直接接觸物體表面測量物體的尺寸、形狀，透過探針的移動軌跡獲取數據，從而構建3D模型。設備的成本較高，對於一般需求的測量場景而言可能不具備經濟性。
攝影測量法（Photogrammetry）
- 優點：易於操作，適用於室內外多種環境，不受物體材質限制。
- 缺點：測量精度較依賴於照片的品質和拍攝角度，可能無法滿足高精度需求。
非接觸式3D掃描技術，利用多個攝影鏡頭從不同角度拍攝物體，透過多角度照片將各個影像進行拼接和疊加，計算出物體的空間位置和3D形狀。對於表面細節複雜或結構細小的物體，效果不如光學或雷射3D掃描。
3D掃描技術已成為眾多行業不可或缺的工具，從逆向工程、工業製造、品質檢測、產品設計到文化遺產保護、醫療和遊戲開發等領域，皆能藉由3D掃描生成的高精度數據，實現精準的數位化重建與應用。不同的3D掃描技術各具優勢，因此在選擇時，應根據實際應用需求、環境條件、物體材質及成本等多方面因素進行綜合考量，以達到理想的掃描效果。
