Źródła światła skanerów 3D

Podstawową zasadą skanowania 3D jest projekcja wzoru świetlnego lub krzyży laserowych na powierzchnię skanowanego obiektu i uchwycenie tej projekcji za pomocą kamery lub wielu kamer. Na komputerze za pomocą triangulacji tworzona jest duża liczba punktów, z których rekonstruowana jest sieć wielokątna. Tak w skrócie wygląda podstawowa zasada, a teraz przyjrzymy się bliżej poszczególnym źródłom światła skanerów 3D.

Strukturalne światło

Światło strukturalne może być białe lub niebieskie. Zaletą wykorzystania światła strukturalnego jest możliwość szybszego skanowania, uchwycenia tekstury obiektu. W przypadku skanerów stacjonarnych zapewniają większą szczegółowość skanowanego obiektu. Wadą jest problematyczne skanowanie na zewnątrz lub w dobrze oświetlonych pomieszczeniach oraz gorsza jakość skanowania ciemnych i błyszczących powierzchni. Najpopularniejszymi wzorami świetlnymi są przesunięcia fazowe, smugi świetlne i projekcje punktowe.

Przesunięcie fazowe

Zasada polega na projekcji światła, które ma przebieg sinusoidalny, patrz rysunek 1. Każda projekcja jest zawsze przesunięta o jakąś część. Przewijanie tworzy rzędy ruchomych pasków gradientu, zobacz GIF. Ze względu na krzywiznę powierzchni faza transmitowana będzie się zmieniać w porównaniu z fazą oczekiwaną, patrz rysunek 3, na podstawie tych różnic można zrekonstruować model 3D. Przesunięcie fazowe wykorzystywane jest w skanerach stacjonarnych.

Lekkie smugi

Dają możliwość skanowania w ruchu i zwiększają liczbę klatek na sekundę. Kształt się nie zmienia, wyczuwalne jest odkształcenie pasków na powierzchni. Paski świetlne wykorzystuje np. skaner Go!SCAN Spark.

Rzut punktowy

Rzutowany wzór punktowy koduje scenę u, przypisując pewną właściwość punktom sceny. Takie unikalne oznaczenie punktów umożliwi ocenę zmiany pomiędzy wzorem oryginalnym a wzorem zakrzywionym w zależności od powierzchni badanego obiektu.

Źródła światła strukturalnego służą jako:

• Projektor DLP - cyfrowy projektor świetlny
• Projektor DOE – przed źródłem światła, np. diodą LED, umieszcza się optyczny element refrakcyjny, który tworzy wzór rzucanego światła.
• VCSEL – bardzo popularny dziś rodzaj lasera na podczerwień, zaletą jest przede wszystkim wąska, okrągła wiązka światła, która emitowana jest prostopadle z projektora, dzięki czemu nie wymaga dodatkowej prostowania za pomocą soczewek typu laser EEL. Dokładność jest nieco niższa niż w przypadku innych metod, ale jest dobra do skanowania ciemnych i błyszczących powierzchni, nie jest tak podatna na szumy i nie świeci w oczy podczas skanowania twarzy. VCSEL wykorzystuje nasz skaner Peel 3. Jest znacznie łatwiejszy w produkcji i ma wyższą wydajność przy niższym zużyciu energii. Znajduje zastosowanie m.in. przy projektowaniu LIDAR-ów w motoryzacji.

Krzyże laserowe

Obecnie w celu zapewnienia szybkości, jakości i dokładności skanowania stosuje się niebieskie lasery. W porównaniu do laserów czerwonych zapewniają wysoką jakość skanowania błyszczących i ciemnych powierzchni. HandySCAN 3D BLACK wykorzystuje 11 linii laserowych i jedną linię do miejsc trudno dostępnych, dzięki czemu osiąga taką dokładność i jakość skanowanych danych. Laser jest II klasy, jest bezpieczny dla oczu.