掃描儀的掃描方式有什么區(qū)別？

儒家の小房 2017-11-25 10:38:03 636 瀏覽

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c1208好 2017-11-26 06:16:58

當(dāng)然是CCD的掃描儀好啦。目前市場(chǎng)上的普及型掃描儀按光電轉(zhuǎn)換元件的不同，可分為CCD（ChargeCoupledDevice，光電偶合感應(yīng)器）掃描儀和CIS（ContactImageSensor，接觸式圖像掃描）掃描儀。前者通過(guò)鏡頭聚焦到CCD上，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)成像，后者緊貼掃描稿件表面進(jìn)行接觸式的掃描。比較兩種掃描方式，可以看到作為接觸式掃描器件CIS景深較小，對(duì)實(shí)物及凹凸不平的原稿掃描效果較差。CCD掃描儀通過(guò)鏡頭聚焦到CCD上直接感光，因此它的景深較CIS掃描儀要大的多，可以十分方便的進(jìn)行實(shí)物掃描。雖然以前很多人認(rèn)為CIS掃描儀可以做得非常小巧，CCD掃描儀一般顯得比較厚重，但是現(xiàn)在一些廠商推出的超薄型CCD掃描儀改變了這一狀況，使得原先CIS掃描儀僅有的優(yōu)勢(shì)又減弱了許多。 CCD掃描儀占據(jù)了優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)地位，而CIS掃描儀技術(shù)突破難度較大，除了在移動(dòng)應(yīng)用市場(chǎng)上還有少許空間外，已無(wú)其他立足之地，并且會(huì)面臨來(lái)自CCD掃描儀更大的壓力。完成光電轉(zhuǎn)換的部件是感光器件，它是掃描儀的核心，其光電轉(zhuǎn)換特性，如光譜響應(yīng)、光的穩(wěn)定性、靈敏度、噪聲等，對(duì)圖像信息的傳送是很重要的。目前掃描儀所使用的感光器件主要有電荷耦合器件（CCD）、接觸式圖像傳感器（CIS）、光電倍增管（PMT）。電荷耦合器件CCD 1969年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明CCD(ChargeCoupledDevice，電荷藕合器件)，與電腦晶片CMOS技術(shù)相似，也可作電腦記憶體及邏輯運(yùn)作晶片。CCDZ突出的特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)，其基本功能是電荷存儲(chǔ)和電荷轉(zhuǎn)移。因此，CCD的工作過(guò)程主要是電荷的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸和檢測(cè)。CCD的體積小、造價(jià)低，所以廣泛應(yīng)用于掃描儀。電荷耦合器件CCD有兩種，即半導(dǎo)體隔離CCD和硅氧化物隔離CCD，它們是通過(guò)在一片硅單晶上集成了數(shù)千到上萬(wàn)個(gè)三極管構(gòu)成的，這些三極管分為三列．分別用紅綠藍(lán)三色濾色鏡罩住。三極管受到光照后會(huì)產(chǎn)生電流，把這些電流排序處理再經(jīng)放大輸出，就實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)和電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。兩種類型的CCD比較，硅氧化物隔離CCD比半導(dǎo)體隔離CCD好．因?yàn)榘雽?dǎo)體隔離CCD在三極管間用PN結(jié)的電阻來(lái)絕緣，臨近三極管間會(huì)因?yàn)楦綦x電阻較小出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，使感光單元所產(chǎn)生的信號(hào)相互干擾，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換時(shí)精確度降低。用硅氧化物隔離會(huì)大大減小漏電現(xiàn)象，因?yàn)楣柩趸铮ㄖ饕嵌趸瑁┦墙^緣體，能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換而減少損失。掃描儀中感光器件CCD是一種比較成熟的技術(shù)，其成本較低，成像質(zhì)量卻越來(lái)越高，有些甚至可以與滾筒掃描儀中使用的光電倍增管相媲美，具有極高的性價(jià)比。這種掃描技術(shù)由于在物體表面成像，具有一定的景深，在掃描凹凸不平的物體時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的三維效果。并且采用硅單晶技術(shù)的CCD對(duì)周圍環(huán)境溫度的要求較低，適應(yīng)的范圍較廣。接觸式圖像傳感器CIS 1998年一種基于CMOS技術(shù)的接觸式圖像傳感器CIS(ContactImageSensor)也誕生了。CIS掃描儀將光源、聚焦鏡片及感應(yīng)器一同固定于一個(gè)外罩內(nèi)，不須調(diào)節(jié)、預(yù)熱，所以比CCD掃描儀起動(dòng)快。CIS掃描儀體積比CCD掃描儀更小，而制造成本也更低。實(shí)際上，接觸式圖像傳感器CIS技術(shù)與CCD技術(shù)幾乎是同時(shí)誕生的。早期它的光學(xué)分辨率Z高只能達(dá)到200dpi，曾廣泛用在低檔手持式黑白掃描儀上。但是與CCD比較，它的噪聲大，動(dòng)態(tài)范圍小，掃描精度低，因此很快就從掃描儀市場(chǎng)上銷聲匿跡了，之后只能在傳真機(jī)上看到它的影子。1998年后，國(guó)際掃描儀市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，持續(xù)不斷的降價(jià)使得不少生產(chǎn)廠商嚴(yán)重虧損，于是有些廠家開(kāi)始另辟捷徑，重新搬出了CIS接觸式感光器件，并經(jīng)過(guò)改進(jìn)，使其分辨率達(dá)到了600dpi，然后以新技術(shù)的名義推向市場(chǎng)，再加上其生產(chǎn)成本只有CCD的三分之一，所以采用CIS的平臺(tái)式掃描儀開(kāi)始涌現(xiàn)出來(lái)。 CIS感光器件一般使用制造光敏電阻的硫化鎘作感光材料。硫化鎘光敏電阻本身漏電大，各感光單元之間干擾大，嚴(yán)重影響清晰度，這是該類產(chǎn)品掃描精度不高的主要原因。它不能使用冷陰極燈管而只能使用LED發(fā)光二極管陣列作為光源，這種光源無(wú)論在光色還是在光線的均勻度上都比較差，導(dǎo)致掃描儀的色彩還原能力較低。LED陣列由數(shù)百個(gè)發(fā)光二極管組成，一旦有一個(gè)損壞就意味著整個(gè)陣列報(bào)廢，因此這種類型產(chǎn)品的壽命比較短。CIS無(wú)法使用鏡頭成像，只能依靠貼近目標(biāo)來(lái)識(shí)別，沒(méi)有景深，不能掃描實(shí)物，只適用于掃描文稿。CIS對(duì)周圍環(huán)境溫度的變化比較敏感，因此對(duì)工作環(huán)境的溫度有一定的要求，環(huán)境溫度的變化對(duì)掃描結(jié)果有明顯的影響。雖然有以上種種不足，但是早期CIS型掃描儀也有一個(gè)CCD型掃描儀無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，那就是重量很輕，體積特別小，可以使產(chǎn)品做得很薄。市場(chǎng)上早期流行的超薄型掃描儀大多都是采用CIS感光器件。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，超薄型CCD掃描儀已經(jīng)開(kāi)始走向市場(chǎng)，使CIS掃描儀正在逐漸失去僅有的優(yōu)勢(shì)。光電倍增管PMT（PhotoMultiplierTube）在各種感光器件中，光電倍增管是性能Z好的一種，無(wú)論在靈敏度、噪聲系數(shù)還是動(dòng)態(tài)范圍上，都遙遙lingxian于其他感光器件，而且它的輸出信號(hào)在相當(dāng)大范圍內(nèi)保持著高度的線性輸出，使輸出信號(hào)幾乎不用做任何修正就可以獲得準(zhǔn)確的色彩還原。有了良好的線性輸出，那么良好的色彩還原能力就有了保證，這在專業(yè)領(lǐng)域是非常重要的一項(xiàng)能力。光電倍增管實(shí)際是一種電子管，由光電陰極和一系列的二次電子發(fā)射體做成的倍增電極以及陽(yáng)極組成的。其感光材料主要是由金屬銫的氧化物及其他一些活潑金屬（一般是鑭系金屬）的氧化物共同構(gòu)成。這些感光材料在光線的照射下能夠發(fā)射電子，經(jīng)柵極加速后沖擊陽(yáng)電極，Z后形成電流，再經(jīng)過(guò)掃描儀的控制芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就生成了物體的圖像。由于它具有固定的高電流增益和低噪聲的特性，因此是Z靈敏的一種光檢測(cè)器。在所有的掃描技術(shù)中，光電倍增管是性能Z為的一種，其靈敏度、噪聲系數(shù)、動(dòng)態(tài)密度范圍等關(guān)鍵性指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了CCD及CIS等感光器件。同樣，這種感光材料幾乎不受溫度的影響．可以在任何環(huán)境中工作。但是這種掃描儀的成本極高，一般只用在專業(yè)的滾筒式掃描儀上。

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3D掃描儀掃描后怎么建模

3D掃描儀掃描后怎么建模

隨著3D掃描技術(shù)的快速發(fā)展，3D掃描儀已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，如工業(yè)制造、建筑設(shè)計(jì)、文化遺產(chǎn)保護(hù)等。掃描后如何將獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的3D模型，是許多用戶面臨的挑戰(zhàn)。本文將深入探討在使用3D掃描儀掃描后的數(shù)據(jù)處理與建模流程，幫助用戶理解如何通過(guò)專業(yè)的軟件工具，將掃描結(jié)果精確轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的3D模型。

1. 3D掃描儀掃描后的數(shù)據(jù)獲取

在使用3D掃描儀進(jìn)行物體掃描時(shí)，設(shè)備通過(guò)激光或其他傳感器獲取物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)由成千上萬(wàn)的點(diǎn)組成，代表著物體表面各個(gè)位置的空間坐標(biāo)。掃描儀的精度和數(shù)據(jù)采集速度將直接影響到點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因而選擇合適的掃描設(shè)備至關(guān)重要。

2. 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

掃描后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)并不是一個(gè)完整的3D模型，而只是包含表面幾何信息的原始數(shù)據(jù)。這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)通常會(huì)包含噪聲、缺失區(qū)域等問(wèn)題，因此需要進(jìn)行預(yù)處理。常見(jiàn)的預(yù)處理步驟包括去噪、濾波、點(diǎn)云簡(jiǎn)化和對(duì)齊。去噪是通過(guò)去除掃描中的不必要點(diǎn)來(lái)提高模型精度，點(diǎn)云簡(jiǎn)化則是通過(guò)減少數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量來(lái)提高后續(xù)處理的效率。

3. 點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格模型

處理過(guò)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)需要通過(guò)三角網(wǎng)格化過(guò)程轉(zhuǎn)化為3D網(wǎng)格模型。這個(gè)過(guò)程將點(diǎn)云中的每一個(gè)點(diǎn)與相鄰點(diǎn)連接，形成三角形面片，構(gòu)成完整的3D表面。常用的網(wǎng)格化算法有Delaunay三角化和Poisson重建等。這一階段的關(guān)鍵是確保網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理，并盡可能保留細(xì)節(jié)，同時(shí)避免過(guò)度簡(jiǎn)化導(dǎo)致模型失真。

4. 模型優(yōu)化與修復(fù)

完成網(wǎng)格化后，生成的3D模型可能會(huì)出現(xiàn)一些瑕疵，如非流形面、裂縫或多余的面片等問(wèn)題。因此，需要對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化與修復(fù)。優(yōu)化的目的是提高模型的可用性和性能，尤其是在3D打印或虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用中，優(yōu)化后的模型能夠更好地兼容各種軟件和硬件。修復(fù)操作可以通過(guò)專業(yè)建模軟件進(jìn)行，修復(fù)裂縫、填補(bǔ)缺失的部分、修整表面等，確保終模型的質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

5. 模型導(dǎo)出與應(yīng)用

經(jīng)過(guò)優(yōu)化的3D模型可以導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)的3D文件格式，如STL、OBJ、PLY等，便于后續(xù)的3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)展示或其他應(yīng)用。根據(jù)具體需求，模型還可以進(jìn)一步細(xì)化或添加紋理、材質(zhì)等元素，以適應(yīng)不同的工作流程。

專業(yè)結(jié)語(yǔ)

在3D掃描后建模的過(guò)程中，從數(shù)據(jù)采集到模型優(yōu)化每一步都需要精確的技術(shù)支持和專業(yè)的工具。通過(guò)對(duì)掃描數(shù)據(jù)的處理與模型的細(xì)致修復(fù)，能夠確保終模型在精度、穩(wěn)定性以及適用性上的優(yōu)良表現(xiàn)。因此，掌握這一完整流程對(duì)3D掃描技術(shù)的高效應(yīng)用至關(guān)重要。

2025-03-20 13:30:14 219 0