什么是三維激光掃描技術？
三維激光掃描技術（Terrestrial Lar Scanning, TLS）是20世紀90年代中期隨著 科技 不斷發展而出現的一種高新技術，同時也是繼GPS空間定位系統之后的又一項測繪技術新突破。
三維激光掃描技術通過高速激光掃描測量的方法，能夠大面積、高分辨率的快速獲取被測對象表面的三維坐標數據，同時可以通過專業軟件和測量數據建立物體的三維實體模型。
該技術具有非接觸性、快速性、主動性等特性，實時獲取的數據具有高密度、高精度等特點，其應用可能引起測繪技術的又一次革命。
三維激光掃描技術是一種集成了多種高新技術的新型測繪技術。在掃描儀器內部，掃描控制模塊調整并測量每個脈沖激光的角度，針對每一個掃描點可測得發射點至掃描點的斜距，再配合掃描的水平和垂直方向角，可以得到每一個掃描點與發射點的空間相對坐標。
三維激光掃描技術所具備的技術特點使其具有廣闊的應用前景，它的自動化程度、測量能力、人力成本、測量速度、數據處理效率等等整體經濟效益均明顯優于其他測量技術。
相對于傳統的單點測量模式，三維激光掃描技術是被認為單點測量進化到面測量的革命性技術突破。
該技術在自動駕駛及駕駛輔助領域、測繪工程領域、結構測量領域、 歷史 建筑及古跡測量領域、 娛樂 領域以及其他相關領域具有諸多廣泛的應用前景。
三維激光掃描技術目前最火熱的應用場景可以說是在自動駕駛及駕駛輔助這一領域，目前市面上諸多激光雷達相關產商也都在積極的追逐和布局這一領域。
三維激光掃描技術可以應用在公路測繪、地形測量、河道測繪、鐵路測繪、隧道的檢測及變形監測、大壩的變形監測、橋梁及建筑物測繪、地下工程測繪、礦山測量及體積計算等領域。
三維激光掃描技術可以廣泛應用于橋梁工程、建筑工程等工程設施的改擴建測量、結構的三維仿真、空間位置測量、面積及體積測量等方面；可用于造船廠、化工廠、電廠、海上平臺等大型工業企業內部設備的測量及建模；還可以用于管道等線路工程的測量、各類機械制造及安裝等領域。
三維激光掃描技術的非接觸式測量模式使其在這一領域發揮了重要的作用，如進行 歷史 建筑物內部及外部的高仿真測量、估計的測量、文物的修復、古建筑資料的保存、遺址測繪、考古現場模擬及現場保護性影像記錄等。
三維激光掃描技術可以用于影視產品中三維場景虛擬重建及人物素材的設計、3D 游戲 角色的開發、虛擬博物館的建設與管理等。
在緊急服務業中，如現場災害評估、犯罪現場記錄與還原，交通事故現場快速三維記錄等；在采礦業中，如開挖體積計算、礦產儲量計算、塌陷區域測量等工作都可以采用三維激光掃描技術來代替傳統測量模式。
相信隨著三維激光掃描技術的不斷發展，其應用領域將會更加的廣泛和成熟。
三維掃描可以做什么？
三維激光掃描技術又稱作高清晰測量，也被稱為“實景復制技術”，它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量密集點的三維坐標信息和反射率信息，將各種大實體或實景的三維數據完整地采集到計算機中。①
它提供了一種快速準確的方法將實物數字化，且 具有速度快、精度高的優點 。它能實現非接觸測量，因此在建筑領域應用更加安全和快捷。
通過三維掃描技術得到的高密度、有精確三維坐標的三維激光數據稱之為 點云 。在建筑行業可利用點云做三維建模，高精度三維點云數據通過算法擬合生成曲面，精度高，同時建模速度快。
1、實測實量
三維掃描技術是將實景復制的，平距、斜距、垂距、凈空、直徑、角度、方位角、坡度和坐標等數據，都可以在點云處理軟件中點幾下鼠標輕松量測出。
在某個對平整度要求比較高的工程，使用平整分析工具，可以測算出現狀與需求面（平面或曲面）之間的偏差，并輸出報表及指定分辨率下的CAD圖紙。
可以將處理完成的三維空間與同事、客戶分享，不僅可以分享三維空間文件，還可以分享為圖像、視頻、網頁等形式，便于查看和協同工作。
三維激光掃描可以獲取地表面點云，并賦予絕對坐標，然后計算設計曲面與原始曲面之間的土方量，即為“土方開挖預估量”。工程可覆蓋土方、滑坡體積、儲存空間、容積等方面，可以準確清晰的輔助施工。
三維掃描可以獲取高精度實景數據，可以與現有虛擬的BIM模型做沖突對比，為下部工程進場做驗證分析。
大型設備進場路線、運輸優化。工廠作業、運行范圍的碰撞檢測。
掃描數據自帶帶影像及坐標，無需二維圖紙。能夠提交所需的范圍、精度、分辨率和影像?？焖俨东@建筑地標并為注釋添加圖像，以這種方式深入記錄場地。
不同于實測實量，可以將BIM模型與現狀進行對比，使三維模型的優化更加直觀，便于BIM模型深化。
圖中紅色部分偏差較大
激光三維掃描儀原理是什么?
三維激光掃描技術是近年來出現的新技術，在國內越來越引起研究領域的關注。它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。由于三維激光掃描系統可以密集地大量獲取目標對象的數據點，因此相對于傳統的單點測量，三維激光掃描技術也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術突破。該技術在文物古跡保護、建筑、規劃、土木工程、工廠改造、室內設計、建筑監測、交通事故處理、法律證據收集、災害評估、船舶設計、數字城市、軍事分析等領域也有了很多的嘗試、應用和探索。三維激光掃描系統包含數據采集的硬件部分和數據處理的軟件部分。按照載體的不同，三維激光掃描系統又可分為機載、車載、地面和手持型幾類。
應用掃描技術來測量工件的尺寸及形狀等原理來工作。主要應用于逆向工程，負責曲面抄數，工件三維測量，針對現有三維實物（樣品或模型）在沒有技術文檔的情況下，可快速測得物體的輪廓集合數據，并加以建構，編輯，修改生成通用輸出格式的曲面數字化模型。
三維掃描技術原理是什么？
你要問的是激光的還是拍照的？ 現在新興主流的是拍照式掃描儀，也就是非接觸掃描。
簡單的來說拍照式三維掃描儀整個掃描過程是基于光學三角測量原理，首先投影模塊將一系列編碼光柵投影到物體表面；由采集模塊得到相應被調制的圖象，然后通過特有的算法獲取點云數據的三坐標位置。
底下的圖片希望能幫助理解。
三維掃描儀工作原理及應用
三維掃描儀（3D scanner）是一種科學儀器，用來偵測并分析現實世界中物體或環境的形狀（幾何構造）與外觀數據（如顏色、表面反照率等性質）。搜集到的數據常被用來進行三維重建計算，在虛擬世界中創建實際物體的數字模型。這些模型具有相當廣泛的用途，舉凡工業設計、瑕疵檢測、逆向工程、機器人導引、地貌測量、醫學信息、生物信息、刑事鑒定、數字文物典藏、電影制片、游戲創作素材等等都可見其應用。三維掃描儀的制作并非仰賴單一技術，各種不同的重建技術都有其優缺點，成本與售價也有高低之分。目前并無一體通用之重建技術，儀器與方法往往受限于物體的表面特性。例如光學技術不易處理閃亮（高反照率）、鏡面或半透明的表面，而激光技術不適用于脆弱或易變質的表面。
三維掃描儀的用途是創建物體幾何表面的點云（point cloud），這些點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點云可以創建更精確的模型（這個過程稱做三維重建）。若掃描儀能夠獲取表面顏色，則可進一步在重建的表面上粘貼材質貼圖，亦即所謂的材質印射（texture mapping）。
三維掃描儀可模擬為照相機，它們的視線范圍都呈現圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內。兩者不同之處在于相機所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。由于測得的結果含有深度信息，因此常以深度視頻（depth image）或距離視頻（ranged image）稱之。
由于三維掃描儀的掃描范圍有限，因此常需要變換掃描儀與物體的相對位置或將物體放置于電動轉盤（turnable table）上，經過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個片面模型集成的技術稱做視頻配準（image registration）或對齊（alignment），其中涉及多種三維比對（3D-matching）方法。
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），這些分類下又細分出眾多不同的技術方法。使用可見光視頻達成重建的方法，又稱做基于機器視覺（vision-bad）的方式，是今日機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際觸碰物體表面的方式計算深度，如座標測量機（CMM,CoordinateMeasuring Machine）即典型的接觸式三維掃描儀。此方法相當精確，常被用于工程制造產業，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，因此不適用于高價值對象如古文物、遺跡等的重建作業。此外，相較于其他方法接觸式掃描需要較長的時間，現今最快的座標測量機每秒能完成數百次測量，而光學技術如激光掃描儀運作頻率則高達每秒一萬至五百萬次。
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算三維空間信息。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。
時差測距（Time-of-Flight）
光達（lidar，LIght Detection And Ranging的縮寫，或稱3D激光掃描儀）可用于掃描建筑物、巖層（rock formations）等，以制作3D模型。光達的激光光束可掃描相當大的范圍：如圖中此款的儀器頭部可水平旋轉360度，而反射激光光束的鏡面則在垂直方向快速轉動。儀器所發出的激光光束，可量測儀器中心到激光光所打到第一個目標物之間的距離。
時差測距（time-of-flight，或稱'飛時測距'）的3D激光掃描儀是一種主動式（active）的掃描儀，其使用激光光探測目標物。圖中的光達即是一款以時差測距為主要技術的激光測距儀（lar rangefinder）。此激光測距儀確定儀器到目標物表面距離的方式，是測定儀器所發出的激光脈沖往返一趟的時間換算而得。即儀器發射一個激光光脈沖，激光光打到物體表面后反射，再由儀器內的探測器接收信號，并記錄時間。由于光速（speed of light)為一已知條件，光信號往返一趟的時間即可換算為信號所行走的距離，此距離又為儀器到物體表面距離的兩倍，故若令為光信號往返一趟的時間，則光信號行走的距離等于。顯而易見的，時差測距式的3D激光掃描儀，其量測精度受到我們能多準確地量測時間，因為大約3.3皮秒（picocond；微微秒）的時間，光信號就走了1毫米。
激光測距儀每發一個激光信號只能測量單一點到儀器的距離。因此，掃描儀若要掃描完整的視野（field of view），就必須使每個激光信號以不同的角度發射。而此款激光測距儀即可透過本身的水平旋轉或系統內部的旋轉鏡（rotating mirrors）達成此目的。旋轉鏡由于較輕便、可快速環轉掃描、且精度較高，是較廣泛應用的方式。典型時差測距式的激光掃描儀，每秒約可量測10,000到100,000個目標點。
三角測距（Triangulation）
Principle of a lar triangulation nsor. Two object positions are shown.
三角測距3D激光掃描儀，也是屬于以激光光去偵測環境情的主動式掃描儀。相對于飛時測距法，三角測距法3D激光掃描儀發射一道激光到待測物上，并利用攝影機查找待測物上的激光光點。隨著待測物（距離三角測距3D激光掃描儀）距離的不同，激光光點在攝影機畫面中的位置亦有所不同。這項技術之所以被稱為三角型測距法，是因為激光光點、攝影機，與激光本身構成一個三角形。在這個三角形中，激光與攝影機的距離、及激光在三角形中的角度，是我們已知的條件。透過攝影機畫面中激光光點的位置，我們可以決定出攝影機位于三角形中的角度。這三項條件可以決定出一個三角形，并可計算出待測物的距離。在很多案例中，以一線形激光條紋取代單一激光光點，將激光條紋對待測物作掃描，大幅加速了整個測量的進程。National Rearch Council of Canada是致力于研發三角測距激光掃描技術的協會之一（1978）。
手持激光（Handhold Lar）
手持激光掃描儀透過上述的三角形測距法建構出3D圖形：透過手持式設備，對待測物發射出激光光點或線性激光光。以兩個或兩個以上的偵測器（電耦組件或 位置感測組件）測量待測物的表面到手持激光產品的距離，通常還需要借助特定參考點－通常是具黏性、可反射的貼片－用來當作掃描儀在空間中定位及校準使用。這些掃描儀獲得的數據，會被導入計算機中，并由軟件轉換成3D模型。手持式激光掃描儀，通常還會綜合被動式掃描（可見光）獲得的數據（如待測物的結構、色彩分布），建構出更完整的待測物3D模型。
結構光源（Structured Lighting）
將一維或二維的圖像投影至被測物上，根據圖像的形變情形，判斷被測物的表面形狀，可以非?？斓乃俣冗M行掃描，相對于一次測量一點的探頭，此種方法可以一次測量多點或大片區域，故能用于動態測量。
調變光（Modulated Lighting）調變光三維掃描儀在時間上連續性的調整光線的強弱，常用的調變方式是周期性的正弦波。借由觀察視頻每個像素的亮度變化與光的相位差，即可推算距離深度。調變光源可采用激光或投影機，而激光光能達到極高之精確度，然而這種方法對于噪聲相當敏感。
非接觸被動式掃描
被動式掃描儀本身并不發射任何輻射線（如激光），而是以測量由待測物表面反射周遭輻射線的方法，達到預期的效果。由于環境中的可見光輻射，是相當容易獲取并利用的，大部分這類型的掃描儀以偵測環境的可見光為主。但相對于可見光的其他輻射線，如紅外線，也是能被應用于這項用途的。因為大部分情況下，被動式掃描法并不需要規格太特殊的硬件支持，這類被動式產品往往相當便宜。
立體視覺法（Stereoscopic）
傳統的立體成像系統使用兩個放在一起的攝影機，平行注視待重建之物體。此方法在概念上，類似人類借由雙眼感知的視頻相疊推算深度（當然實際上人腦對深度信息的感知歷程復雜許多），若已知兩個攝影機的彼此間距與焦距長度，而截取的左右兩張圖片又能成功疊合，則深度信息可迅速推得。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析（correspondence analysis），一般使用區塊比對（block matching）或對極幾何（epipolar geometry）算法達成。
使用兩個攝影機的立體視覺法又稱做雙眼視覺法（binocular），另有三眼視覺（trinocular）與其他使用更多攝影機的延伸方法。
色度成形法（Shape from Shading）
早期由B.K.P. Horn等學者提出，使用視頻像素的亮度值代入預先設計之色度模型中求解，方程式之解即深度信息。由于方程組中的未知數多過限制條件，因此須借由更多假設條件縮小解集之范圍。例如加入表面可微分性質（differentiability）、曲率限制（curvatureconstraint）、光滑程度（smoothness）以及更多限制來求得精確的解。此法之后由Woodham派生出立體光學法。
立體光學法（Photometric Stereo）
為了彌補光度成形法中單張照片提供之信息不足，立體光學法采用一個相機拍攝多張照片，這些照片的拍攝角度是相同的，其中的差別是光線的照明條件。最簡單的立體光學法使用三盞光源，從三個不同的方向照射待測物，每次僅打開一盞光源。拍攝完成后再綜合三張照片并使用光學中的完美漫射（perfect diffusion）模型解出物體表面的梯度向量（gradients），經過向量場的積分后即可得到三維模型。此法并不適用于光滑而不近似于朗伯表面（Lambertian surface）的物體。
輪廓法
此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構成三維形體。當物體的部分表面無法在輪廓線上展現時，重建后將丟失三維信息。常見的方式是將待測物放置于電動轉盤上，每次旋轉一小角度后拍攝其視頻，再經由視頻處理技巧去除背景并取出輪廓線條，搜集各角度之輪廓線后即可“刻劃”成三維模型。
用戶輔助
另外有些方法在重建過程中需要用戶提供信息，借助人類視覺系統之獨特性能，輔助完成重建程序。這些方式都是基于照片攝影原理，針對同個物體拍攝視頻以推算三維信息。另一種類似的方式是全景重建（panoramicreconstruction），乃是在定點上拍攝四周視頻使之得以重建場景環境。
應用
在馬德羅丹制作的3D自拍，由Shapeways3D打印。Fantasitron 3D自拍的照片展臺
逆向工程
逆向工程，是一種技術過程，即對一項目標產品進行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產品的處理流程、組織結構、功能性能規格等設計要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產品。逆向工程源于商業及軍事領域中的硬件分析。其主要目的是，在不能輕易獲得必要的生產信息下，直接從成品的分析，推導出產品的設計原理。 逆向工程可能會被誤認為是對知識產權的嚴重侵害，但是在實際應用上，反而可能會保護知識產權所有者。例如在集成電路領域，如果懷疑某公司侵犯知識產權，可以用逆向工程技術來查找證據。
三維掃描儀選擇指南
三維掃描的技術應用
三維掃描技術主要應用于以下幾個方面:
1. 逆向工程實訓室教學
2. 逆向工程(RE)/快速成型(RP)
3. 掃描實物，建立CAD數據；或是掃描模型，建立用于檢測部件表面的三維數據。
4. 對于不能使用三維CAD數據的部件，建立數據。
5. 競爭對手產品與自己產品的確認與比較，創建數據庫。
6. 使用由RP創建的真實模型，建立和完善產品設計。
7. 有限元分析的數據捕捉。
8. 檢測(CAT)/CAE
9. 生產線質量控制和產品元件的形狀檢測
例如：金屬鑄件和鍛造、加工沖模和澆鑄、塑料部件(壓塑模、滾塑模、注塑模)、鋼板沖壓、木制品、復合及泡沫產品。
10. 文物的錄入和電子展示
11. 牙齒及畸齒矯正
12. 整容及上頜面手術
