Zdroje světla 3D skenerů

Základním principem 3D skenování je projekce světelného obrazce nebo laserových křížů na povrch skenovaného objektu a zachycení této projekce pomocí kamery nebo více kamer. V počítači se pomocí triangulace vytváří velké množství bodů, ze kterých se rekonstruuje polygonová síť. To je zjednodušeně k základnímu principu a teď se blíže podíváme na jednotlivé zdroje světla 3D skenerů.

Strukturované světlo

Strukturované světlo může mít bílou nebo modrou barvu. Výhodou využití strukturovaného světla je možnost rychlejšího skenování, zachycení textury objektu. U stacionárních skenerů zajistí vyšší detaily naskenovaného objektu. Nevýhodou je problematické skenování ve venkovních nebo v hodně osvětlených prostorech a horší kvalita skenovaní tmavých a lesklých povrchů. Nejčastější světelné vzory jsou fázový posun, světelné pruhy a projekce bodů.

Fázový posun

Princip spočívá v promítání světla, které má průběh sinusové křivky viz Obrázek 1. Každé promítání je vždy posunuté o nějakou část. Posunutím se vytváří řady gradientních pohybujících se pruhů viz GIF. Vlivem zakřivení povrchu se změní fáze vyslaná oproti fázi očekávané viz Obrázek 3, z těchto rozdílů lze rekonstruovat 3D model. Fázový posun využívají stacionární skenery.

Světelné pruhy

Dávají možnost skenovat během pohybu a zvyšuje se snímková frekvence. Obrazec se nemění, snímá se deformace pruhů na povrchu. Světelné pruhy využívá například skener Go!SCAN Spark.

Projekce bodů

Promítnutý vzor bodů zakóduje scén u tak, že přiřadí určitou vlastnost bodům na scéně. Takovéto unikátní označení bodů umožní vyhodnocení změny mezi původním vzorem a vzorem zakřiveným podle povrchu zkoumaného objektu.

Jako zdroje strukturovaného světla slouží:

• DLP projektor – digitální projektor světla
• DOE projektor – před zdrojem světla, například LED je umístěn optický refrakční člen, který vytváří vzor promítaného světla.
• VCSEL – dnes hodně oblíbený typ infračerveného laseru, výhodou je především úzký, kruhový svazek světla, který je vyzařován kolmo z projektoru, nepotřebuje tedy dodatečné usměrnění pomocí čoček jako EEL laseru. Přesnost je trochu nižší než u ostatních metod, ale je dobrá na skenování tmavých a lesklých povrchu, není tolik náchylná na vznik šumů a při skenování obličeje nesvítí do očí. VCSEL využívá náš skener peel 3. Je mnohem jednodušší na výrobu a má vyšší výkon při nižší spotřebě. Nachází uplatnění například i při konstrukci LIDAR v automotive.

Laserové kříže

Dnes se používají modré lasery, které zajišťují rychlost, kvalitu a přesnost skenování. Oproti červeným laserům zajišťují kvalitní skenování lesklých i tmavých povrchů. HandySCAN 3D BLACK používá 11 laserových čar a jednu čáru pro hůř dostupná místa, díky tomu dosahuje takové přesnosti a kvality naskenovaných dat. Laser je třídy II, je bezpečný pro oči.