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3d掃描知識科普 | 高精度、真彩色三維數(shù)據(jù)獲取方案，快來Pick一下吧！世界視訊

來源：中關(guān)村在線　2023-01-17 10:03:55

隨著5G、元宇宙、VR、AR、3D打印等前沿科技迎來爆發(fā)式增長，高清彩色三維建模作為連接現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的重要環(huán)節(jié)，正受到越來越多用戶的青睞。這篇文章將和大家探討，如何根據(jù)不同需求選擇最合適的彩色三維數(shù)據(jù)獲取方案。

(資料圖片)

基于不同應(yīng)用場景，我們將高清彩色三維數(shù)據(jù)獲取需求大致分為三類，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的彩色三維獲取方案。

01高精度、真彩色三維模型獲取

高精度、真彩色三維模型要求精準(zhǔn)還原實(shí)物尺寸、紋路細(xì)節(jié)、紋理圖案等，以便后續(xù)用于實(shí)物的三維數(shù)據(jù)存檔、測量分析、損傷修復(fù)等。

高精度、真彩色三維模型主要應(yīng)用于文物/藏品三維數(shù)字化、現(xiàn)場重要樣品分析檢測（比如工件損傷記錄、法醫(yī)物證數(shù)字化管理、刑偵現(xiàn)場勘察記錄）、科研教學(xué)標(biāo)本3D數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建（如中藥藥材標(biāo)本庫、古生物標(biāo)本數(shù)據(jù)庫等）。

高精度、真彩色三維模型對三維數(shù)據(jù)、貼圖信息獲取的要求極高，目前市面上最通用、最成熟的方案是：激光3D掃描儀+單反拍照+后期貼圖映射（推薦軟件：小熊貓智能貼圖助手），該彩色三維數(shù)據(jù)獲取方案優(yōu)勢顯著：

1. 完整細(xì)節(jié)還原度

相較于傳統(tǒng)的照片建模（主流軟件如Reality Capture、ContextCapture（Smart 3D）、Metashape（Photoscan）等）和正向建模（主流軟件如3ds Max、Maya等），激光3D掃描技術(shù)可以1:1精準(zhǔn)還原實(shí)物的尺寸和紋路細(xì)節(jié)。

比如思看科技KSCAN系列復(fù)合式三維激光掃描儀精度高達(dá)0.020 mm，最高分辨率為0.010 mm，能精準(zhǔn)獲取復(fù)雜物體表面細(xì)節(jié)及完整三維數(shù)據(jù)，可以廣泛應(yīng)用于三維數(shù)字化存檔、三維數(shù)據(jù)測量分析、3D打印、文物保護(hù)與修復(fù)、文物預(yù)防性保護(hù)監(jiān)測等領(lǐng)域。

2. 超強(qiáng)場景適應(yīng)性

在獲取物體3D白模（單色模型）上，激光3D掃描儀有著不可比擬的優(yōu)勢。比如思看科技SIMSCAN、KSCAN系列激光三維掃描儀，無需接觸、無需噴粉即可完成超高精度三維數(shù)據(jù)采集工作。

KSCAN標(biāo)配交叉線藍(lán)色激光高速掃描、藍(lán)色平行激光精細(xì)掃描、紅外激光大面幅掃描、單線激光深孔掃描等多種掃描模式，內(nèi)置攝影測量系統(tǒng)，能輕松應(yīng)對不同尺寸（小到硬幣大小，大到十幾米古建筑局部重建）、材質(zhì)（深色、反光、黑色等）、紋理（純色或重復(fù)紋理等）的實(shí)物掃描需求。

3. 超高紋理清晰度

市面上現(xiàn)有的彩色3D掃描儀大都存在一定的局限性：

① 彩色表現(xiàn)力弱；多數(shù)手持式彩色3D掃描儀配備工業(yè)相機(jī)，工業(yè)相機(jī)的影像傳感器、鏡頭等器件導(dǎo)致了其彩色表現(xiàn)力都遠(yuǎn)不及單反相機(jī)。

② 像素較低；手持式彩色三維掃描儀的彩色相機(jī)像素大多數(shù)是130-300萬，固定拍照式三維掃描儀的彩色相機(jī)最高像素一般是1200/2400萬，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及高像素單反相機(jī)（4000萬起）。

③ 基準(zhǔn)距不可調(diào)節(jié)；彩色三維掃描儀通常配備定焦相機(jī)，大多數(shù)無法根據(jù)物體尺寸調(diào)整掃描儀的最佳對焦距離，大大降低了不同尺寸物品的適應(yīng)性。

如何兼顧紋理采集的清晰度和不同尺寸物品的場景適應(yīng)性？思看科技提供了更加高清的紋理信息獲取方案：單反相機(jī)（像素建議4000萬起）配備校色卡，在勻光柔光環(huán)境下進(jìn)行多角度拍攝（具體參見小熊貓智能貼圖拍攝指南）。

此外，對于物體尺寸小于30cm且紋理清晰度要求較高的情況下，則需要配備微距鏡頭，以滿足細(xì)微紋理的獲取需求。

4. 智能貼圖，高效易用

激光3D掃描儀獲取物體高精度三維模型，再結(jié)合單反拍攝高清晰度彩色照片，最后將兩組數(shù)據(jù)同步導(dǎo)入3D貼圖軟件，通過智能貼圖映射即可生成高精度、真彩色三維模型。

以思看科技小熊貓智能貼圖助手為例，制作一個常規(guī)物品的彩色三維模型，最快只需30分鐘即可完成貼圖映射。三維掃描模型貼圖映射過程大多數(shù)都是智能化處理，高效便捷，操作門檻極低，大大降低了模型制作成本。

02電商三維展示

近年來，隨著電商平臺對三維展示的需求越來越旺盛，電商平臺紛紛探索更高效、低成本的彩色三維模型制作方案。市面上主導(dǎo)的商品級三維模型多以正向建模為主，通過流水線分工制作、建立大量素材庫，以降低建模成本，比如戶外出行工具、家具、電器、廚衛(wèi)、平價(jià)的工藝品、珠寶等的三維建模。

不同于高精度、真彩色的三維建模需求，商品級三維展示對模型的細(xì)節(jié)還原度、精度以及三維數(shù)據(jù)的完整性要求較低，不再追求精準(zhǔn)還原物品每一處紋理細(xì)節(jié)，其紋理細(xì)節(jié)也不需要1:1保真還原，而是要求物品呈現(xiàn)盡可能地美觀、好看。因此，商品級三維模型制作采用正向建模不失為一種更為高效且成本低廉的方案。

當(dāng)然，在建模量大或者物品較為復(fù)雜的情況下（如曲面偏多、結(jié)構(gòu)偏復(fù)雜），采用激光3D掃描儀可以快速完成物品表面三維數(shù)據(jù)的獲取，3D建模師可以在這個數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行更高效、更精準(zhǔn)的模型三維重建工作（用三維掃描模型代替二維照片進(jìn)行參考建模）。

03工業(yè)虛擬仿真

工業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用于指導(dǎo)生產(chǎn)（如構(gòu)建防碰撞監(jiān)測系統(tǒng)）、裝配、生產(chǎn)教學(xué)時(shí)，要對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行1:1重建，這時(shí)采用激光3D掃描儀，可以最大程度保證實(shí)驗(yàn)對象的全局框架精度和關(guān)鍵部位的精準(zhǔn)模型獲取。

以汽車維護(hù)與修理立體VR教學(xué)為例，當(dāng)對汽車進(jìn)行內(nèi)外零件拆解后，面對眾多復(fù)雜曲面、部件結(jié)構(gòu)，借助激光3D掃描儀可以快速獲取汽車整體框架和關(guān)鍵零部件的三維數(shù)據(jù)，建模團(tuán)隊(duì)基于這些三維數(shù)據(jù)進(jìn)行模型重建，從而保證每個零部件的尺寸精度和位置得到精準(zhǔn)還原，大大縮減了合并數(shù)據(jù)后期需要調(diào)整的工作量，至少提高了一倍的正向建模效率。

以上三種不同使用場景下的彩色三維數(shù)據(jù)獲取方案，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。如果預(yù)算充足，可以在擁有一臺便攜式激光3D掃描儀的基礎(chǔ)上，自由加配手持式彩色三維掃描儀（如iReal系列）、跟蹤式激光3D掃描儀（如TrackScan系列）、桌面級3D掃描儀等。

思看科技聚焦工業(yè)級和專業(yè)級三維數(shù)字化產(chǎn)品與解決方案，產(chǎn)品圍繞三大核心版塊：手持式激光三維掃描儀、專業(yè)級彩色三維掃描儀（如iReal系列）和自動化三維檢測系統(tǒng)。

產(chǎn)品應(yīng)用場景廣泛，可提供從質(zhì)量控制到產(chǎn)品開發(fā)再到虛擬三維展示等多個領(lǐng)域的三維數(shù)字化解決方案，快速打造精確的三維模型，使3D模型獲取效率更高效、更便捷。

未來，我們還會持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，面向更多行業(yè)應(yīng)用需求，繼續(xù)打造更低成本、更加精準(zhǔn)、更加智能化的三維數(shù)據(jù)獲取方案。

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