3D扫描仪diy。

lkfeng

谢谢楼主分享.

guan00zhuang

大有前途。非常佩服楼主。

梧桐树狮子

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这可能是最简单的一个3D扫描设置，如果你有opencv和openGL基础，实现这个并不难。图是我用鼠标画的，很恶。。大致能看明白就是了。
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4 [( {; ]( F4 N) |* Z红框内的部分是一个线性激光器，它投出来的耀斑，打在墙上形成一条细线就是了。淘宝上有卖的，一般几十块到百十块不等。在这个图里,红色的激光器投出一条竖线,竖线投在一个罐子上.形成一条红色的亮线.这个罐子就是我们要扫描的对象.
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  Y8 i& ?3 G, p! p* [% @绿框所指的盘子底座，是一个可旋转的底坐，要扫描的罐子就放在上面.

5 B# Q0 O  L0 M蓝色的是一相机.

  Y. i4 K" X! A2 \把相机放在轴线C上,线性激光器放在轴向L上,让被扫描的物体绕R轴旋转.并保证这三条轴线两两垂直.现在可以开始扫描了.
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把相机设置为曝光度较低,或者最好干脆在一个全黑环境中来拍,拍的结果最好是除了投在罐子上亮线之外什么都是黑的.
6 c! D2 {. {% x, e/ s0 O- K旋转底座每转一度拍一张,最终拍了360张,你就得到了360个罐子的半剖面线.（实际可能360张不够，）
1 W8 {, a8 [  V7 v9 E2 b  P通过opencv识别每一条半剖面线，
然后在将这些曲线通过loft生成曲面。原理就像下面这个,如果用过maya，这个图应该很眼熟。
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' a  }& b7 l6 B2 f3 ^9 J6 |; i& t 、
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只要旋转台转的够匀速，拍的够清楚，这个理论上就能实现3D扫描了。。
事实上。。。。。。。
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6 G3 M, T4 a2 u) \2 o终结者2里面那个T2000液体金属人的模型，就是这样的原理扫描的演员，有兴趣的可以找找终结者2的制作花絮看看，本想截个图来的，但这会儿公司把视频网站全掐了。。。
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找了一个差不多的图，大家看看：
* @: U: z: L1 ~0 b 这个大家可能说摄像头和激光器之间的夹角不是垂直的啊，嗯，其实拍下来在软件里校正成垂直的就完事了。。。。又是三角函数的题目。。。。。。。只要摄像头和激光不在一条直线上，就问题不大。
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另一个比较山寨的同类算法产品。

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梧桐树狮子

; b1 J- A( y* d4 ^2 `) u6 `
0 h3 P6 a* D5 m4 ^2 g% R这是david 3d的官方原理示意图。
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8 D  E3 X% {* \- a大家注意看，头像背面有一个带着圆点斑的图案的直角夹角。
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. x# u, s/ B% j: e7 ~4 w( |' h! Z这个和上一个原理上差不多，不过计算量要大的多就是了。
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它是通过背板上的黑点，来确定摄像头和直角背板之前的相对位置，然后再用激光投到扫描物体上形成的亮斑曲线来确定物体截面，最终形成曲面，这个算法其实说白了，也就是一立体解析几何的问题。只不过这是瞬间计算成几十万个点的相对位置罢了。。据我处某位研究opencv的同志说，david的抗干扰的取样算法还是很牛的，取得一个空间点的位置不难，比较难的是取得的点的位置是真实的。反正人家已经作好了，直接拿来用好了。。。不费那个神了。。。

- N) [& s$ M4 W8 P( r7 O此软件我当时买的正版Ukey大约是二百欧元，某宝和谐版么。。。。

梧桐树狮子

# x! j5 ?" G( [3 t
http://www.david-3d.com/
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大卫3D的官网，可以看看他们的论坛和画廊，有些真的扫描的挺吓人的。
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官网的一个很吓人的图，不过我怀疑这货扫的可能不是人指头，而是一个放大模型，或者这货的相机和投影设备都是自己改造过的。

梧桐树狮子

最后再说的就是结构光了。。。这是david3D提供的一个我觉得可以称为划时代的工具，它确实是实现了把一个高富帅的工具，拉到了屌丝水平的价位。
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结构光投影在物体表现的样子,所谓结构光,就是用投影仪投出来的一组特定的条带,这个条带是动画的,有特殊的编码规律,用摄像头拍到这组条纹的扭曲和形变以及动画之后,根据投影仪和摄像头之前的夹角关系,就可以快速的重建出来曲面了.(原理某理科同学给我讲了吧啦吧啦的一天,我表示没听明白......好在用起来很简单.)
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3 z8 w3 _, M5 vdavid 3d官网提代的配置图，固定好的投影仪和摄像头。在软件只一次配对以后，只要这两个相对位置不变，就不用再对它们进行配对了。这东西是么子概念累，简单说，就是很多几十上百万的3D扫描仪，其实就是这么个东西，只不过硬件相对来说，更优选更可靠罢了。如果我们能找到合适的硬件，就可以实现一点不逊色于专业扫描仪的效果了。
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  u9 l+ f5 [: V- n7 o9 o, U
7 ?1 ]. `' d6 \- e结构光扫描的过程截图，（网上找来的。）


1 F5 P* [5 N$ H3 P" d
0 H1 t  q+ i) @8 g/ [) W8 c9 }" n相比起其它不靠谱的DIy3D扫描仪来说，目前david 3D这个，已经凑凑合合达到了可以使用的地步，甚至拿来作一些工业逆向可未尝不可了。拿来作工艺品文玩之类，我看已经足足够用了。
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梧桐树狮子

9 u8 T4 n/ Q( H! B6 v* D0 \6 A7 M/ g+ b最后说说影响DAVID3D扫描结果的一些问题。

很多人用david自带的那个天使视频文件，生成的曲面质量相当之好，但自己用激光，就怎么了生成不了那么高质量的曲面。这里有几个问题值得注意一下。

9 e- ~$ O0 K/ i  y7 V; v1.首先是环境光线。daivid说到底，还是基于可见光的，它受光线影响很大。特别是在激光扫描时，摄像机和背板对位时，要有较强的环境光线，而在取样激光曲线时，又不能有太高的环境亮度。好在对位也只用作一次。
2是物体表面处理。如果允许，给物体表现喷一层田宫水补土，那种接近中性灰的表现非常理想，表面太白的话，激光在表面形成的条纹会有较大的衍射边缘，会严重影响精度。如果太黑的话，有可能摄像头会捕捉不到表面的激光条纹。
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3，摄像机的设置，如果使用的iso太高，或者摄像机质量太差，或者太过于自动化，都会造成摄像机本身的燥点过高而影响扫描结果。最好是使用低感光度，手动曝光来拍摄。

结构光的使用注意点与此类似。

/ B" q( d& H2 b) m5 O关于结构光，多说几句，对结果影响比较大的是投影仪，这个真心很无奈。可以说市面上卖的拿来看片的投影都几乎无法直接用。。。。。它倒不要求精度，它对投影的景深要求比较高。。。。。。而大部分的投影，镜头光圈又都是不可调的。。。换镜头这个事儿吧。。。。。。

天信科技

自己DIY一个 要多少钱那

梧桐树狮子

天信科技 发表于 2014-8-3 16:10
自己DIY一个 要多少钱那

最简单的情况，
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+ k. f- I  v; k' I基础套餐：
  ^2 I* S( t" [一套david 3D和谐软件，某宝XX元，一个略好一点的摄像头，推荐罗X的720P的。百多块，一个线性激光器，40-50块，一台电脑，合计不到二百。

比较复杂一些的情况：基础套餐加自制转盘。一个直线电机加调速加开关加木头盘。。。视木头材质而定，非要用红木那就贵了。
3 B8 c$ F! e( b
6 p# O# J0 o" u6 M3 \: m* {更复杂一些的情况：上一套餐去掉线性激光器，加上国产某品牌800X600投影仪，估计几百块钱吧。

$ @" \4 A# H% P2 j再复杂一些，上一套餐加国产镜头，或自行改动镜头结构，视动手能力而定。。。

! A5 J- \: N0 q再复杂一些，高清投影加定制镜头。。。。

3 |) O2 ^' a; b: N. _$ J7 p再高大上一些，找点莱卡蔡司什么的镜头。。。。这花费就没数了。。。
9 J9 A" Y4 k: M9 o
7 y  T% A" R/ S2 E0 d' |5 l- D' v对了，忘记摄像头升级了。
- V8 V9 z& s; T
+ W- @, \9 q6 ~8 N& s( G从罗X的摄像头，一直可以用到sony4K配高速采集卡。各有各的玩法。越贵越好。。。

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天信科技

梧桐树狮子 发表于 2014-8-3 16:22
最简单的情况，
  c: o8 \* V/ r$ J
基础套餐：

可以留个QQ或者加我QQ 20806277 我想DIY一个 希望可以指点指点

wendy2014

没研究过，看看了解一下

铁刀

  e! _6 ]) W2 e能扫描2cm的东西吗，精度如何

cqswl

感兴趣，能提供套件吗？

tabo70

高大上啊，有机会学习

zgzhenglei

对逆向工程有了进一步的认识，多谢楼主，有机会做套简易的试试，用OPENGL自己编太麻烦，简单理想模型还行，像复杂的拟合等等问题，还是用专业软件好！会用MACH3不一定要自己编个MACH3