Ⅰ.世界的維度丨淺談坐標(biāo)系
我們都知道，自己身處三維世界。但三維世界到底意味著什么？
所謂“三維”，是指我們所在的空間有三個(gè)維度?？臻g內(nèi)任何物體的位置都可以用三個(gè)數(shù)字來描述。人類歷史上采用了不同邏輯來設(shè)定這三個(gè)參數(shù)，而不同邏輯即衍生出了不同坐標(biāo)系。
在這里，我們展示三種常見的坐標(biāo)系：
*常見的笛卡爾坐標(biāo)系
球坐標(biāo)系 圓柱坐標(biāo)系
當(dāng)今市場上，高端三維掃描儀的性能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類肉眼可識別水平。而一套可靠的，具備高度復(fù)現(xiàn)性的軟硬件坐標(biāo)系，是掃描儀實(shí)現(xiàn)其精度的基石。
Ⅱ.物體的維度丨從零維到三維
設(shè)想一個(gè)點(diǎn)，體積小到可以忽略不計(jì)，那么其本身只具備三坐標(biāo)的空間位置信息。從某種意義上來說，這就是零維物體。
線由多個(gè)點(diǎn)首尾相連構(gòu)成，即為一維物體。
零維與一維物體
薄紙是二維物體。與長寬相比，其第三個(gè)維度（厚度）可以忽略不計(jì)。
二維物體
箱子是*直觀的三維物體，在三個(gè)維度上都占據(jù)一定空間。
三維物體
三維掃描儀，顧名思義，是用來掃描三維物體的。通常來說，桌面型掃描儀用于掃描小微型物體，手持式結(jié)構(gòu)光掃描儀用于掃描中型物體，激光掃描儀用于掃描大型超大型物體。
Ⅲ.人眼三維感知原理vs掃描儀三維感知原理
物體與人眼之間的距離，在某種意義上可以描述為“深度”。人類雙眼無法同時(shí)聚焦深度不同的多個(gè)物體。當(dāng)我們看向近處，遠(yuǎn)處物體就會(huì)變得模糊；當(dāng)我們看向遠(yuǎn)處，近處物體就會(huì)變得模糊。這種特殊的聚焦機(jī)制，叫做“調(diào)節(jié)反射”。
看向遠(yuǎn)處 看向近處
調(diào)節(jié)反射能夠協(xié)助雙眼聚焦，還能幫助我們感知“深度”。但單獨(dú)一只眼睛無法很好地感知深度。我們需要雙眼協(xié)同配合。
當(dāng)雙眼觀察物體時(shí)，每只眼睛距離物體的“深度”不盡相同，因而投射到視網(wǎng)膜上的映像也會(huì)出現(xiàn)一定差異。這一現(xiàn)象被稱為“網(wǎng)膜像差”，又稱作“雙眼視差”?；陔p眼視差，我們形成了對深度的感知?；谖矬w上各點(diǎn)的深度信息，我們可以進(jìn)一步認(rèn)知物體的幾何形態(tài)，運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)借助視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞，我們獲取了物體的顏色信息。
埃太科三維掃描儀，工作原理與人眼十分相似。掃描儀“感知”物體的幾何形態(tài)、深度和顏色。與人眼相比，其深度感知能力大大提升。
無論是人眼，還是三維掃描儀，都需要一定的環(huán)境反差才能進(jìn)行認(rèn)知。舉個(gè)例子，想象您在泊車，整個(gè)停車場地面都是相同的顏色，沒有任何可識別的特征與停車位形成反差，那么您的大腦就無法識別空間深度，無法正常泊車。相應(yīng)的，色彩單一、幾何形態(tài)單一、表面平順的物體，一直以來都是三維掃描的難點(diǎn)。許多三維掃描儀難以捕獲黑色或深色表面。埃太科掃描儀配備業(yè)內(nèi)前沿科技，在處理上述掃描難點(diǎn)時(shí)有著不俗表現(xiàn)。
計(jì)算機(jī)如何認(rèn)知三維物體
人眼接收光信號后，在大腦中完成三維世界的重建。掃描儀采集數(shù)據(jù)后，在計(jì)算機(jī)上完成三維物體的重建。那么，計(jì)算機(jī)如何認(rèn)知三維物體？基于哪些元素重構(gòu)三維物體呢？Ⅳ.什么是頂點(diǎn)？
頂點(diǎn)是指描述某個(gè)點(diǎn)所具備不同屬性的數(shù)據(jù)集。點(diǎn)的主要屬性是位置，其它屬性包括色彩、反射比、法向量和切向量等。
點(diǎn)云就是三維掃描儀在采集數(shù)據(jù)后生成的一組頂點(diǎn)。
Ⅴ.什么是邊？
邊是連接兩個(gè)頂點(diǎn)的直線。
Ⅵ.什么是面片？
三角形面片 四邊形面片 五邊形面片 六邊形面片 七邊形面片 八邊形面片
面片是由若干條邊組成的閉合表面。面片的每個(gè)頂點(diǎn)都有兩條相鄰的邊。四邊形及以上的多邊形都可以由一定數(shù)量的三角形替換。通常，三角形面片是計(jì)算機(jī)環(huán)境下三維模型網(wǎng)格的基本單位。
Ⅶ.什么是網(wǎng)格？
簡而言之，網(wǎng)格是頂點(diǎn)和面片的集合體。
網(wǎng)格是計(jì)算機(jī)環(huán)境下呈現(xiàn)曲面的主要方式。簡單網(wǎng)格可以手動(dòng)搭建，復(fù)雜網(wǎng)格則需要三維掃描儀捕獲實(shí)物，并搭配算法進(jìn)行建模。由于捕獲工具不同，算法邏輯不同，同一曲面有多種網(wǎng)格呈現(xiàn)形式。
無數(shù)面片組成了網(wǎng)格，網(wǎng)格在計(jì)算機(jī)環(huán)境下呈現(xiàn)了三維物體。
Ⅷ.紋理在三維掃描中的應(yīng)用
紋理映射示意圖
紋理指的是模型表面的圖案，也可通俗地理解為顏色信息。紋理通常為2D圖像文件，每個(gè)像素具備U和V坐標(biāo)值，攜帶對應(yīng)的顏色信息。為網(wǎng)格添加紋理的過程被稱為紋理映射或UV映射。
部分掃描儀配備紋理攝像頭，即可采集物體的紋理信息。埃太科全系產(chǎn)品均具備出色的紋理采集能力，搭配閃光燈，在較差的光照環(huán)境下仍可采集高質(zhì)量紋理。
總結(jié)
過去二十年間，三維掃描技術(shù)不斷蓬勃發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。博物館運(yùn)用三維掃描技術(shù)保護(hù)瀕臨損壞的歷史文物，工程師運(yùn)用三維掃描技術(shù)逆向制作復(fù)雜工件，醫(yī)護(hù)人員運(yùn)用三維掃描技術(shù)為殘障人士定制假體。
三維掃描的應(yīng)用場景不勝枚舉，今天的一切僅僅是一個(gè)開始。
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