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结构光扫描技术概述
资料介绍
一、结构光扫描的基本定义
结构光扫描是一种主动式三维光学测量技术，核心原理是通过投影设备将预设编码的光学图案投射到被测物体表面，图案会随着物体表面的轮廓形态发生几何形变，再通过成像设备采集形变后的图案，结合三角测量原理或相位解算算法，计算出物体表面每一个像素点的三维空间坐标，最终重建出被测物体的完整三维形貌。与被动式三维测量（比如立体视觉）相比，结构光扫描不需要依赖物体本身的纹理特征，能够对纹理单一、表面光滑的物体实现高精度测量，是目前工业检测、逆向工程、生物医学等领域应用最广泛的三维重建技术之一。
二、结构光扫描的核心原理
1. 三角测量原理
三角测量是结构光扫描最基础的几何计算原理，系统由投影单元、成像单元两个核心部件构成，二者的相对位置和角度预先经过精确标定。投影单元投射一束结构光（单束激光或者编码条纹）到物体表面，物体表面的高度变化会让反射光在成像单元的感光芯片上发生像素位移，位移量的大小与物体高度成正比，通过已知的投影中心、成像中心间距和投影角度，利用三角形相似关系就可以计算出物体表面点的深度信息。
2. 编码与解码原理
为了一次性获取整个物体表面的三维信息，结构光扫描会对投射的光图案进行空间编码或时间编码，不同的编码方案直接决定扫描的精度和速度：
· 空间编码：单帧图像就能完成解码，常见的有伪随机编码、格雷码空间编码等，通过每个像素点周围独特的邻域图案特征来识别位置，适合动态场景的实时扫描，但分辨率相对较低。
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