“黑科技”MP80 Pro來襲，非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)，掃描不傷害物體，5分鐘獲得真彩3D模型

一、3D數(shù)字化全球市場規(guī)模穩(wěn)定增長，非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)優(yōu)勢凸顯

據(jù)公開資料顯示，當前，3D數(shù)字化全球市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長，預(yù)計2023年市場規(guī)?？蛇_59.05億美元，2017-2023年復(fù)合增長率為7.8%，未來仍將保持穩(wěn)定增長。

全球3D數(shù)字化產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要應(yīng)用在汽車、醫(yī)療、航空航天與軍工、建筑、能源、采礦、文物保護等領(lǐng)域，合計占比達到68%。未來，3D數(shù)字化領(lǐng)域的市場增長將主要來自汽車、醫(yī)療、航空航天、個性化定制等行業(yè)應(yīng)用的良好增長。而隨著3D掃描技術(shù)的進步，3D數(shù)字化應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?/p>

三維掃描技術(shù)從技術(shù)實現(xiàn)的角度劃分，主要有以下幾大類：拍照式、關(guān)節(jié)臂式、三坐標、激光跟蹤式、激光掃描式等。根據(jù)華經(jīng)市場研究中心發(fā)布《2021-2026年中國結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)專利技術(shù)發(fā)展研究及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)前景預(yù)測報告》指出，在一眾三維掃描技術(shù)中，非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)在眾多行業(yè)應(yīng)用中優(yōu)勢日益凸顯。

非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)主要是指光源經(jīng)過投射系統(tǒng)，將光柵條紋投射到被測物體上，經(jīng)過被測物體形面調(diào)制形成測量條紋，再由相機采集測量條紋圖像，進行解碼和相位計算，最后利用外極線約束準則和立體視覺技術(shù)獲得測量曲面的三維數(shù)據(jù)。

簡而言之，非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)的基本原理是：采用一種結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相位測量技術(shù)、計算機視覺技術(shù)的復(fù)合三維非接觸式測量技術(shù)，其中相機標定、特征提取和立體匹配是其關(guān)鍵技術(shù)。

相較于其他掃描方式，非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)具有掃描速度快、精度高、不必逐點掃描、掃描面積大、數(shù)據(jù)較為完整等特征，特別適用于復(fù)雜曲面逆向建模。除了普通材質(zhì)的物品外，對于一些特殊材質(zhì)，如較軟材質(zhì)物品以及不適合直接接觸式掃描的物體，如橡膠、紙制品、工藝品、文物等，這種非接觸式3D掃描技術(shù)也能駕馭。

二、基于非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)的MP80 Pro打破業(yè)內(nèi)技術(shù)發(fā)展瓶頸，市場領(lǐng)先

縱觀國內(nèi)基于結(jié)構(gòu)光3D掃描技術(shù)的設(shè)備，有各自的技術(shù)優(yōu)勢，但也存在一定的不足，如創(chuàng)建完一個模型后，還需要專業(yè)軟件對模型進行后處理，以及對于掃描光源環(huán)境的匹配度，不能做到控制自如等。

國內(nèi)全棧式3D數(shù)字化解決方案提供商積木易搭推出了一款基于非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)系統(tǒng)的自動化真彩3D掃描系統(tǒng)MP80 Pro。無論是在掃描精度、掃描速以及易用度等方面都可圈可點。并且，相較于一般掃描儀在掃描模型后處理、掃描光源環(huán)境的控制方面，也都做到了一步到位。

這款MP80 Pro 3D智能掃描硬件的掃描系統(tǒng)主要基于非接觸式相移結(jié)構(gòu)光三維掃描和自動紋理貼圖技術(shù)，采用軟硬件協(xié)同的操作方式，掃描精度可達 0.03mm。能夠快速獲取物體表面3D數(shù)據(jù)和紋理貼圖，通過自動拼接、紋理匹配、勻光勻色等核心自研算法，5分鐘即可完成掃描并生成高保真彩色物體3D數(shù)據(jù)。系統(tǒng)操作簡單，自動化處理，掃描精度高，掃描速度快。無需貼點，省去大量人力，減少對物體損傷。

1.MP80 Pro掃描系統(tǒng)：基于非接觸式結(jié)構(gòu)光技術(shù)，軟硬件協(xié)同處理

在掃描系統(tǒng)設(shè)計軟件技術(shù)方面，MP80 Pro采用基于結(jié)構(gòu)光的三維掃描儀嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計，用以實現(xiàn)相機觸發(fā)、LED光強度調(diào)節(jié)、通信以及圖像處理和人機交互界面等功能，從而為掃描系統(tǒng)的軟件總體控制掃描功能的實現(xiàn)創(chuàng)造基礎(chǔ)。

在掃描系統(tǒng)的硬件方面，MP80 Pro主要包括了通信與主控模塊、圖像采集模塊和電源模塊三大塊;具體的組成部分包括USB接口，主控單元，補光燈強度調(diào)節(jié)，電源等單元的設(shè)計，從而為掃描系統(tǒng)的各種功能實現(xiàn)奠定硬件基礎(chǔ)。

2.MP80 Pro掃描相機：130萬像素結(jié)構(gòu)光3D相機+專業(yè)單反相機，全方位采集物體三維結(jié)構(gòu)及色彩紋理信息

相機是掃描儀得以獲取物體信息的傳感器，其性能將對物品掃描最終效果產(chǎn)生決定性影響。

MP80 Pro采用130萬像素、8mm鏡頭的高精度結(jié)構(gòu)光3D相機，掃描精度高達0.03mm，每秒百萬次點云掃描速度，掃描速度快，掃描面積大，能快速完成物體的高精度高分辨率三維建模。

同時，MP80 Pro支持專業(yè)單反相機，用以采集物體的色彩、紋理信息，以實現(xiàn)物體模型的紋理貼圖，自動化實現(xiàn)真彩3D模型創(chuàng)建過程。

同時，MP80 Pro自帶的BoxStudio專業(yè)掃描處理軟件，集成了多種AI算法，實現(xiàn)掃描、拼接、紋理貼圖等均自動化處理，實現(xiàn)模型各部件拼接過渡自然。無需人工干預(yù)，也不需要再利用其他專業(yè)軟件對模型進行后期處理，5分鐘即可生成真彩3D模型，彩色模型效果可實時3D可視化預(yù)覽，建模效率提升80%。

3.高保真LED柔光攝影燈箱配置，MP80 Pro自帶穩(wěn)定的光照環(huán)境匹配系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)光掃描技術(shù)的一個關(guān)鍵難點在于，其對給定環(huán)境中的光照條件非常敏感，光照環(huán)境是否匹配將會直接影響物體的掃描結(jié)果。

在掃描儀的實際運用中必然會遇到不同強度的光照環(huán)境，同時，不同物體在掃描的過程中對于光照環(huán)境的要求也是不一樣的。一般結(jié)構(gòu)光3D掃描儀的解決方法是，掃描的同時自帶補光光源或單獨布景，操作起來比較麻煩。

而在這一點上，MP80 Pro采用了高保真LED柔光攝影燈箱，打造了基于LED光的三維掃描儀控制系統(tǒng)。通過掃描控制軟件，可根據(jù)具體的掃描需求調(diào)節(jié)LED燈的亮度，實現(xiàn)補光，從而在掃描物體的過程中保證光照環(huán)境的匹配。

掃描建模過程自動化、自帶LED光源設(shè)計、軟硬件協(xié)同等，MP80 Pro克服了市面上一般非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描儀的技術(shù)難點，建模效率提升80%。同時具有大視場、非接觸、精度高、實時性的優(yōu)點，5分鐘即可完成高精度高質(zhì)量真彩3D模型創(chuàng)建，因此在文博、教育、電商、VR/AR、產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

以MP80 Pro在文物數(shù)字化修復(fù)、建檔應(yīng)用為例，MP80 Pro在對文物進行非接觸掃描測量后，再通過計算機程序的測算，能夠獲取文物損失部位精確的三維數(shù)據(jù)，從而將文物復(fù)原得到完整的三維數(shù)字模型。

通過對文物材質(zhì)的數(shù)字化分析，3D打印可直接制作出文物缺失部位，且吻合度極高，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)制部件與文物殘破邊緣的無損對接，最終復(fù)原文物全貌。大大避免了傳統(tǒng)的文物修復(fù)所采用的翻模及脫?？赡軙o文物造成的二次傷害的風險,并為博物館日后研究提供更加全面的數(shù)字三維資料。

非接觸式結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)是現(xiàn)階段較為新穎的掃描技術(shù)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。隨著三維掃描技術(shù)不斷發(fā)展，在未來眾多行業(yè)中，結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)優(yōu)勢將日益凸顯，應(yīng)用所涵蓋的領(lǐng)域也將更加廣泛。積木易搭的MP80 Pro目前已廣泛應(yīng)用于文博、教育、電商、VR/AR、產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域，深受市場認可。