3D技術(shù)早已有之，已經(jīng)成為市場趨勢，工業(yè)界尋找技術(shù)發(fā)力點(diǎn)，3D打印恰好符合條件，桌面式個人3D打印前景廣闊，開源技術(shù)基礎(chǔ)又讓準(zhǔn)入門檻大為降低。可是相對3D掃描對大部分人來說是一個陌生的詞語。3D掃描產(chǎn)品是3D打印技術(shù)的一個衍生設(shè)備。作為3D打印機(jī)的眼神，3D掃描有望獲得人們的青睞。那么什么是3D掃描技術(shù)呢？本文將全面系統(tǒng)的介紹，讓您更加了解3D掃描技術(shù)。

三維掃描儀(3D scanner) 是一種科學(xué)儀器，用來偵測并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀(幾何構(gòu)造)與外觀資料(如顏色、表面反照率等性質(zhì))。搜集到的資料常被用來進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中建立實(shí)際物體的數(shù)位模型。這些模型具有相當(dāng)廣泛的用途，舉凡工業(yè)設(shè)計(jì)、瑕疵檢測、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)引、地貌測量、醫(yī)學(xué)資訊、生物資訊、刑事鑒定、數(shù)位文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等等都可見其應(yīng)用。

三維掃描儀的制作并非仰賴單一技術(shù)，各種不同的重建技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，成本與售價(jià)也有高低之分。目前并無一體通用之重建技術(shù)，儀器與方法往往受限于物體的表面特性。例如光學(xué)技術(shù)不易處理閃亮(高反照率)、鏡面或半透明的表面，而雷射技術(shù)不適用于脆弱或易變質(zhì)的表面。

三維掃描儀可模擬為照相機(jī)，它們的視線范圍都體現(xiàn)圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。由于測得的結(jié)果含有深度信息，因此常稱之。

三維掃描儀分類為接觸式(contact)與非接觸式(non-contact)兩種，后者又可分為主動掃描(active)與被動掃描(passive)，這些分類下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法。使用可見光影像達(dá)成重建的方法，又稱做基于機(jī)器視覺(vision-based)的方式，是今日機(jī)器視覺研究主流之一。

接觸式掃描：接觸式三維掃描儀透過實(shí)際觸碰物體表面的方式計(jì)算深度，如座標(biāo)測量機(jī)(CMM, Coordinate Measuring Machine)即典型的接觸式三維掃描儀。此方法相當(dāng)精確，常被用于工程制造產(chǎn)業(yè)，然而因其在掃描過程中必須接觸物體，待測物有遭到探針破壞損毀之可能，因此不適用于高價(jià)值物件如古文物、遺跡等的重建作業(yè)。此外，相較于其他方法接觸式掃描需要較長的時間，現(xiàn)今最快的座標(biāo)測量機(jī)每秒能完成數(shù)百次測量，而光學(xué)技術(shù)如雷射掃描儀運(yùn)作頻率則高達(dá)每秒一萬至五百萬次。

非接觸被動式掃描：被動式掃描儀本身并不發(fā)射任何輻射線(如雷射)，而是以測量由待測物表面反射周遭輻射線的方法，達(dá)到預(yù)期的效果。由于環(huán)境中的可見光輻射，是相當(dāng)容易取得并利用的，大部分這類型的掃描儀以偵測環(huán)境的可見光為主。但相對于可見光的其他輻射線，如紅外線，也是能被應(yīng)用于這項(xiàng)用途的。因?yàn)榇蟛糠智闆r下，被動式掃描法并不需要規(guī)格太特殊的硬件支援，這類被動式產(chǎn)品往往相當(dāng)便宜。非接觸被動式掃描包括：立體視覺法(Stereoscopic)、色度成形法(Shape from Shading)、立體光學(xué)法(Photometric Stereo)和輪廓法等?！　?/P>

非接觸主動式掃描：主動式掃描是指將額外的能量投射至物體，借由能量的反射來計(jì)算三維空間資訊。就是像物體投射特定的光，其中代表技術(shù)激光線式的掃描，精度比較高，但是由于每次只能投射一條光線，所以掃描速度慢。另外，由于激光會對生物體以及比較珍貴的物體造成傷害，所以不能應(yīng)用于某些特定領(lǐng)域。常見的投射能量有一般的可見光、高能光束、超音波與 X 射線。非接觸主動式掃描包括：時差測距(Time-of-Flight)、三角測距(Triangulation)、手持雷射(Handhold Laser)、結(jié)構(gòu)光源(Structured Lighting)和調(diào)變光(Modulated Lighting)等等。

三維掃描儀價(jià)格不菲，通常用于工業(yè)設(shè)計(jì)模型的三維掃描儀售價(jià)在數(shù)千美元。目前，設(shè)計(jì)師最新開發(fā)一個手機(jī)應(yīng)用軟件，能夠讓手機(jī)成為3D掃描儀，該軟件僅售價(jià)300美元。

三維立體打印屬于一種快速成型(Rapid prototyping)技術(shù)，是一種由CAD數(shù)據(jù)(3D掃描數(shù)據(jù))通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)。這一成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮減生產(chǎn)成本。光是將3D打印機(jī)、3D掃瞄器與自動機(jī)器人技術(shù)分別應(yīng)用，就已經(jīng)可以創(chuàng)造非常多造福人類的用途。

三維掃描系統(tǒng)是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，是對物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字。三維掃描系統(tǒng)可以用于建筑和土木工程、加工工業(yè)和數(shù)字工廠、檢測和逆向工程、歷史遺產(chǎn)恢復(fù)工程、取證和事故現(xiàn)場應(yīng)用等場合。與三維打印機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以將數(shù)據(jù)真實(shí)化，為科學(xué)研究、數(shù)據(jù)分析，以及我們的生活帶來便利。