三維立體掃描技術(shù)

三維立體掃描技術(shù)曾經(jīng)看過一部好萊塢科幻大片《異形》中，有這樣的場(chǎng)景：在外星球上，勘探人員在進(jìn)入未知洞穴之前，先釋放一個(gè)可控制飛行狀態(tài)的球狀飛行器，飛入洞穴中，球狀飛行器機(jī)體上有一圈的激光發(fā)射器，發(fā)射激光照射到洞穴內(nèi)壁上，然后計(jì)算得知洞穴內(nèi)壁的輪廓數(shù)據(jù)，無線傳送至終端形成全息影像，供勘探隊(duì)員了解分析其中的輪廓，用來避免其中的未知的危險(xiǎn)。這其中就運(yùn)用到了三維立體掃描技術(shù)。三維立體掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù)，通過測(cè)量空間物體表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，得到物體表面的點(diǎn)云信息，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以直接處理的三維模型，又稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”。該項(xiàng)技術(shù)是集光，機(jī)，電和計(jì)算機(jī)于一體的一項(xiàng)高新技術(shù)。此技術(shù)作為獲取空間數(shù)據(jù)的有效手段能夠快速的獲取反映客觀事物實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化，真實(shí)形態(tài)特性的信息。三維立體掃描儀就是針對(duì)三維信息領(lǐng)域的發(fā)展而研制開發(fā)的計(jì)算機(jī)輸入信息的前端設(shè)備，只需對(duì)任意實(shí)際物體進(jìn)行掃描就能在電腦上得到實(shí)物的三維圖像和物體的真實(shí)色彩。三維掃描儀分為兩大類：接觸式與非接觸式。接觸式有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，銑削測(cè)量機(jī)；非接觸式有激光掃描儀，照相式掃描儀，CT斷層掃描儀。三維立體掃描技術(shù)的發(fā)展歷程：第一代：接觸式測(cè)量又成為機(jī)械測(cè)量，這是目前應(yīng)用為廣泛的自由曲面三維模型數(shù)字化的方法之一。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是接觸式測(cè)量?jī)x中的典型代表，它是以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用了電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，光學(xué)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)測(cè)量傳感器的運(yùn)動(dòng)方式和觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生方式不同，一般將接觸式測(cè)量方法分為單點(diǎn)觸發(fā)式和連續(xù)掃描式兩種。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量傳感器的主要形式為各種不同直徑和形狀的探針，當(dāng)探針沿著被測(cè)物體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)表面的反作用力使得探針發(fā)生形變，這種形變觸發(fā)測(cè)量傳感器將測(cè)出的信號(hào)反饋給測(cè)量控制系統(tǒng)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的處理得到所測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。其特點(diǎn)是：適用性強(qiáng)，精度高，不受物體光照和顏色的限制;適用于沒有復(fù)雜型腔，外形尺寸較為簡(jiǎn)單的實(shí)體測(cè)量；由于采用接觸式測(cè)量，可能會(huì)損傷探頭和被測(cè)物表面，也不能對(duì)軟質(zhì)物體進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)用范圍受限制，切測(cè)量前需要規(guī)劃測(cè)量路徑，測(cè)量速度慢，效率低；目前還需要人工干預(yù)，不可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量；接觸式測(cè)量的掃描路徑不可能遍及被測(cè)曲面的所有點(diǎn)，獲取的只是關(guān)鍵特征點(diǎn)，因而測(cè)量結(jié)果往往不能反映整個(gè)零件的形狀。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就是第一代三維立體掃描技術(shù)的典型代表，特點(diǎn)是逐點(diǎn)掃描，速度慢。第二代：第二代三維立體掃描技術(shù)的代表是三維激光掃描儀。二代技術(shù)的普遍特點(diǎn)逐線掃描，速度仍然比較慢。三維激光掃描儀是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的發(fā)展使得基于光學(xué)原理，以計(jì)算機(jī)圖像處理為主要手段的三維自由曲面非接觸式測(cè)量技術(shù)得到了快速的發(fā)展，各種各樣的新型測(cè)量方法不斷產(chǎn)生，它們具有非接觸，無損傷，高精度，高速度以及易于在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量等一系列的特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代三維面形測(cè)量的重要途徑和發(fā)展方向，而三維激光掃描儀在非接觸式掃描中占據(jù)著非常重要的角色。三維激光掃描儀按照掃描成像方式的不同，激光掃描儀可分為單點(diǎn)掃描儀，線列掃描儀和三維掃描儀。而按照工作不同原理來分類，可分為脈沖測(cè)距法和三角測(cè)量法。脈沖測(cè)距法：激光掃描儀是由激光發(fā)射體向物體在時(shí)間t1發(fā)送一束激光，由于物體表面可以反射激光，所以掃描儀的接收器在時(shí)間t2接收到反射激光，有光速C,時(shí)間t1,t2計(jì)算出掃描儀與物體之間的距離d=(t1-t2)c/2。用該方式測(cè)量近距離物體的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，所以相位法比較適合測(cè)量遠(yuǎn)距離物體，如地形掃描，但是不適合近景掃描。三角測(cè)量法：三角測(cè)量法的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被測(cè)物體表面，然后從另一角度對(duì)物體表面上的激光光斑進(jìn)行成像，物體表面激光照射點(diǎn)的位置高度不同，所接受散射或者反射光線的角度也不同，用CCD光電探測(cè)器測(cè)出光斑像的位置，就可以計(jì)算出主光線的角度。然后結(jié)合已知激光光源與CCD之間的基線長(zhǎng)度d，經(jīng)過三角形幾何關(guān)系推求出掃描儀與物體之間的距離匕。三角測(cè)量法的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量距離大，抗干擾，測(cè)量點(diǎn)小，測(cè)量準(zhǔn)確度高。但是會(huì)受到光學(xué)元件本身的精度，環(huán)境溫度，激光束的光強(qiáng)和直徑大小以及被測(cè)物體的表面的特征因素的影響。三維激光掃描儀的特點(diǎn)：1，非接觸式測(cè)量即對(duì)掃描目標(biāo)物體無需進(jìn)行任何的表面處理，直接采集物體表面的三維數(shù)據(jù)，可以用于解決危險(xiǎn)目標(biāo)，環(huán)境及人員難以企及的情況，具有傳統(tǒng)測(cè)量方式難以完成的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。2，數(shù)據(jù)采樣率高目前，采用脈沖激光或者時(shí)間激光的三維激光掃描儀采樣點(diǎn)速率可以達(dá)到數(shù)千點(diǎn)每秒，而采用相位激光方法測(cè)量的三維激光掃描儀甚至可以達(dá)到數(shù)十萬點(diǎn)每秒。3，主動(dòng)發(fā)射掃描光源即激光，通過探測(cè)本身發(fā)射的激光回波信號(hào)來獲取目標(biāo)物體的數(shù)據(jù)信息，因此在掃描過程中不受掃描環(huán)境的時(shí)空約束進(jìn)行測(cè)量。4，高分辨率，高精度三維激光掃描技術(shù)可以快速，高精度的獲取海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以對(duì)掃描目標(biāo)進(jìn)行高密度的三維數(shù)據(jù)采集，從而達(dá)到高分辨率的目的。5，數(shù)字化采集，兼容性好三維激光掃描技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)是直接獲取的數(shù)字信號(hào)，具有全數(shù)字特征，易于后期處理和輸出。能夠與其它常用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及共享。6,可以與外置數(shù)碼相機(jī)，GPS系統(tǒng)配合使用這些功能大大擴(kuò)展了三維激光掃描技術(shù)的使用范圍，使對(duì)信息的獲取更加全面，準(zhǔn)確。外置數(shù)碼相機(jī)，可增強(qiáng)彩色信息的采集；結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。第三代：第三代掃描技術(shù)的典型代表是三維照相式掃描儀，具有面掃描和速度快的特點(diǎn)。三維光學(xué)掃描儀按照其原理分為兩類，一種是“照相式”，一種是“激光式”，兩者都是非接觸式，也就是說，在掃描的時(shí)候，這兩種設(shè)備均不需要與被測(cè)物體接觸?！凹す馐健睊呙鑳x屬于較早的產(chǎn)品，由掃描儀發(fā)出一束激光光帶，光帶照射到被測(cè)物體上并在被測(cè)物體上移動(dòng)時(shí)，就可以采集出物體的實(shí)際形狀?！凹す馐健睊呙鑳x一般要配備關(guān)節(jié)臂.“照相式”掃描儀是針對(duì)工業(yè)產(chǎn)品涉及領(lǐng)域的新一代掃描儀，與傳統(tǒng)的激光掃描儀和三座標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)比較，其測(cè)量速度提高了數(shù)十倍。由于有效的控制了整合誤差，整體測(cè)量精度也大大提高。其采用可見光將特定的光柵條紋投影到測(cè)量工作表面，借助兩個(gè)高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)對(duì)光柵干涉條紋進(jìn)行拍照，利用光學(xué)拍照定位技術(shù)和光柵測(cè)量原理，可在極短時(shí)間內(nèi)獲得復(fù)雜工作表面的完整點(diǎn)云。其獨(dú)特的流動(dòng)式設(shè)計(jì)和不同視角點(diǎn)云的自動(dòng)拼合技術(shù)使掃描不需要借助于機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，掃描范圍可達(dá)12M，而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。其高質(zhì)量的完美掃描點(diǎn)云可用于汽車制造業(yè)中的產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、快速成型、質(zhì)量控制，甚至可實(shí)現(xiàn)直接加工。三維照相式掃描儀的工作原理：采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)，相位測(cè)量技術(shù)，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的三維非接觸式測(cè)量方式，測(cè)量時(shí)光柵裝置投射數(shù)幅特定編碼的結(jié)構(gòu)光線到待測(cè)物體上，成一定夾角的兩個(gè)或者多個(gè)攝像頭同步采得相應(yīng)圖像，然后對(duì)圖像進(jìn)行相位和解碼計(jì)算，并利用匹配技術(shù)，三角形測(cè)量原理，解算出兩個(gè)或者多個(gè)工業(yè)相機(jī)公共視場(chǎng)內(nèi)物體表面像素點(diǎn)的三維坐標(biāo)。其特點(diǎn)是一次測(cè)量一個(gè)面，掃描速度極快，數(shù)秒內(nèi)可得到100多萬點(diǎn)便攜，可搬到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，工件或測(cè)量頭可隨意調(diào)節(jié)成便于測(cè)量的姿勢(shì)，大景深（可達(dá)300~500mm），測(cè)量范圍大，精度高，測(cè)量點(diǎn)分布非常規(guī)則，大型物體分塊測(cè)量、自動(dòng)拼合。三維掃描技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀：三維掃描技術(shù)國(guó)外起步較早，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。1994年，M.levoy和他的小組利用三角原理的激光掃描儀和高分辨率的色彩圖像獲取并重建了Michelangelo的主要雕塑作品，并提出了一系列的相關(guān)技術(shù)。1997年，加拿大NRC(NationalResearchCouncil)的El-Hakim構(gòu)建了自己的硬件平臺(tái)，他們將激光掃描儀和CCD照相機(jī)固定在小車上，得到了一個(gè)數(shù)據(jù)采集和配準(zhǔn)系統(tǒng)DCR，并與1998年在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景的三維建模系統(tǒng)；2001年，Y.YU等人在對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景建模的同時(shí)，將場(chǎng)景的一些實(shí)物提取出來，并對(duì)物體的三維模型提供了編輯和一定功能；2002年，I.Stamos和P.K.Allen實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能同時(shí)獲得室外大型建筑的深度圖像和彩色圖像，并最終會(huì)付出建筑物具有照片真實(shí)感的三維模型；除此之外，F(xiàn)ruh等人使用2D激光掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)并同時(shí)借助航空?qǐng)D像和航空激光掃描數(shù)據(jù)恢復(fù)了建筑物屋頂帶有色彩的集合模型，得到了更為完整的街區(qū)三維模型。國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)對(duì)于三維激光掃描重建技術(shù)的研究齊步比較晚，但是也在部分領(lǐng)域取得一定的成果。自2000年起至今，北京大學(xué)的三維視覺與機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室使用具有不同掃描特性的激光掃描儀、全方位攝像系統(tǒng)與高分辨率照相機(jī)完成了建模對(duì)象幾何與紋理的采集并通過這些數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與無縫拼接完成了三維物體模型的建立；2005年，首都師范大學(xué)三維空間信息獲取與地學(xué)應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室給出了一種基于激光掃描數(shù)據(jù)的室外場(chǎng)景表面重建方法，該方法可以完成建筑物單一表面的重建。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于三維激光掃描技術(shù)的研究均受到復(fù)雜場(chǎng)景的幾何結(jié)構(gòu)、未知物體表面反射特性、變化的光照條件、復(fù)雜的地形以及不規(guī)則的未知遮擋物等限制，因此如何快速而又精確的掃描出復(fù)雜的三維物體仍是研究該技術(shù)的關(guān)鍵。三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用：三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用面非常寬廣。在諸多領(lǐng)域如：逆向工程、數(shù)據(jù)可視化、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境、數(shù)字文物、數(shù)字博物館、數(shù)字考古、地形勘測(cè)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、數(shù)字城市、城市規(guī)劃、數(shù)字娛樂（游戲、動(dòng)畫、電影）等，均有廣泛的應(yīng)用。（一）逆向工程一、產(chǎn)生的背景逆向工程思想是二戰(zhàn)之后提出來的，進(jìn)入九十年代，該技術(shù)引起了各國(guó)工業(yè)界的高度重視。作為一門比較新的技術(shù)，憑借其有效的縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的特性和強(qiáng)大的成本優(yōu)勢(shì)，已逐漸被個(gè)領(lǐng)域所接受和推廣。由于它和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比所具有的多方面優(yōu)勢(shì)，在汽車、沖壓模具、注塑模具、航空等領(lǐng)域逐漸成為了產(chǎn)品開發(fā)的主流方法。二、逆向工程的定義逆向工程（ReverseEngineering,簡(jiǎn)稱RE）,也稱反求工程，反向工程。起源于精密測(cè)量和質(zhì)量檢驗(yàn)，它是設(shè)計(jì)下游向設(shè)計(jì)上游反饋信息的回路。在一般工程技術(shù)人員的概念中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是一個(gè)“從無到有”的過程，即設(shè)計(jì)人員首先根據(jù)用戶給定的性能要求確定方案，構(gòu)思產(chǎn)品的整體外形和結(jié)構(gòu)，然后確定大致的技術(shù)參數(shù)，再通過各種軟件繪制產(chǎn)品的二維或三維CAD模型，最終將這個(gè)模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，從而完成整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造周期。我們稱這樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程為“正向設(shè)計(jì)”過程，它是由未知到已知，由想象到現(xiàn)實(shí)的過程。逆向工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程剛好與此相反，是一個(gè)“從有到無”的過程。首先從己有的實(shí)物或產(chǎn)品樣件出發(fā)，通過先進(jìn)的數(shù)字測(cè)量手段反向獲取產(chǎn)品的外形數(shù)據(jù)，然后利用各種造型軟件由點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)出該產(chǎn)品的CAD模型，經(jīng)過不斷的修改后，形成圖紙或可快速成形制造的CAD模型，最后轉(zhuǎn)入加工制造或快速成形過程。逆向工程是對(duì)己有產(chǎn)品進(jìn)行分析、改進(jìn)和再創(chuàng)造的過程，是對(duì)已有設(shè)計(jì)的再設(shè)計(jì)。逆向工程的實(shí)施過程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過程，是從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到常規(guī)CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用的多系統(tǒng)的融合過程。三、逆向工程的應(yīng)用飛機(jī)、汽車、摩托車、家用電器等產(chǎn)品開發(fā)，在產(chǎn)品的空氣動(dòng)力學(xué)性能和美學(xué)設(shè)計(jì)顯得特別重要的領(lǐng)域。由于工藝、美觀、使用效果等方面的原因，經(jīng)常要對(duì)已有的構(gòu)件做局部修改的領(lǐng)域。在缺乏二維設(shè)計(jì)圖樣或原始設(shè)計(jì)參數(shù)情況下，需要將實(shí)物零件轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)表達(dá)的產(chǎn)品數(shù)字化模型，以便充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。某些大型設(shè)備，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、氣輪機(jī)組等，經(jīng)常因?yàn)槟骋涣慵膿p壞而導(dǎo)致整機(jī)停止運(yùn)行。通過逆向工程技術(shù)，可以快速生產(chǎn)這些零部件的替代零件，從而提高設(shè)備的利用率并延長(zhǎng)使用受命。一些特殊領(lǐng)域，如藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中人體骨骼及關(guān)節(jié)等的復(fù)制、假肢制造等。四、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)的科研領(lǐng)域里，上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中理工大學(xué)、廣東省機(jī)械研究所、天津大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)都對(duì)逆向工程技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。國(guó)內(nèi)的一些專家學(xué)者對(duì)于逆向工程及形位誤差檢測(cè)的理論與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入細(xì)致地探討，研究了測(cè)量過程中測(cè)點(diǎn)的自適應(yīng)分布、測(cè)量路徑的優(yōu)化；提出了基于點(diǎn)的ICP算法，解決了逆向工程中任意多視點(diǎn)云的拼合問題；提出了基于最小二乘法、牛頓迭代法和遺傳算法等來解決檢測(cè)問題中的采樣測(cè)量點(diǎn)與設(shè)計(jì)模型的匹配問題；針對(duì)有序離散點(diǎn)，提出了二次的曲面重構(gòu)方法；結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異同，介紹了各種計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，并且指出它們?cè)诠こ讨懈髯缘倪m用范圍。逆向工程測(cè)量規(guī)劃與重建技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究，在國(guó)外已形成一定規(guī)模，并具有相當(dāng)?shù)纳疃?。一些重要的?guó)際與國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)會(huì)議都將逆向工程及相關(guān)技術(shù)討論作為一個(gè)重要的會(huì)議專題。1998年全球反求工程技術(shù)系統(tǒng)加工中心達(dá)到331個(gè)，擁有快速成型機(jī)660臺(tái)套，同時(shí)有27個(gè)快速成型設(shè)備制造公司，12個(gè)大的材料供應(yīng)商，15個(gè)專業(yè)軟件公司，再加上從事該項(xiàng)目的51個(gè)教育和科研機(jī)構(gòu)以及227個(gè)提供贊助的基金會(huì)以及大量的激光設(shè)備應(yīng)用者和真空鑄造機(jī)制造者，形成了一個(gè)強(qiáng)大的集成體。在經(jīng)過了初期50%的高速增長(zhǎng)后，世界快速制造業(yè)正步入穩(wěn)定增長(zhǎng)期，年增長(zhǎng)率保持在17%左右目前與逆向工程相關(guān)的主流軟件有：美國(guó)Imageware公司的Surfacer；美國(guó)RaindropGeomagic公司的GeomagicStudio；DELCAM公司的CopyCAD；韓國(guó)INUSTechnology公司的Rapidform；PTC公司的ICEMSurf。五、逆向工程的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展面向逆向工程的專用測(cè)量系統(tǒng)，使之能高速、高精度地實(shí)現(xiàn)實(shí)物數(shù)字化，并能根據(jù)樣件幾何形狀和后續(xù)應(yīng)用選擇測(cè)量方式及路徑，能進(jìn)行路徑規(guī)劃和自動(dòng)測(cè)量。研究適應(yīng)不同的測(cè)量方法和后續(xù)用途的離散數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)。擬合曲面應(yīng)能控制曲面的光順性和進(jìn)行光滑拼接有效的特征識(shí)別和考慮約束的模型重建以及復(fù)雜組合曲面的識(shí)別和重建方法。發(fā)展基于集成的逆向工程技術(shù)，包括測(cè)量技術(shù)、基于特征和集成的模型重建技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化制造技術(shù)等。逆向工程與一般的設(shè)計(jì)制造過程相反，是先有實(shí)物后有模型。比如，現(xiàn)在需要快速而精確的復(fù)制一個(gè)機(jī)械零件。首先通過三維激光掃描，獲取其表面點(diǎn)云的三維數(shù)據(jù)信息，并由此信息在計(jì)算機(jī)中建立該物體的三維幾何模型，并對(duì)該模型進(jìn)行修正改進(jìn)，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品。當(dāng)需要對(duì)零件設(shè)計(jì)進(jìn)行修改的時(shí)候，只需對(duì)計(jì)算機(jī)中已經(jīng)建立的三維模型進(jìn)行修改，就可以獲得同樣的效果，大大提高了工作效率，縮短了工期。應(yīng)用范圍：量化實(shí)景對(duì)象、三維信息采集、逆向三維重構(gòu)、逆向三維建模、空間數(shù)據(jù)反求、對(duì)象逆程設(shè)計(jì)、預(yù)研仿研仿制、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、正向工程反證、逆向工程實(shí)施、概念設(shè)計(jì)仿真、逆向制圖還原、結(jié)構(gòu)特性分析、試驗(yàn)工程仿真、后數(shù)據(jù)測(cè)量、目標(biāo)形變監(jiān)測(cè)、電腦模擬實(shí)戰(zhàn)、環(huán)境適應(yīng)仿真、工程力學(xué)分析、對(duì)抗模擬推演、企業(yè)無紙操作、虛擬設(shè)計(jì)制造、科目效果測(cè)試、整合三維資源、創(chuàng)建三維流程、工裝工藝規(guī)劃、改進(jìn)改造工程、歷史資源修復(fù)、任務(wù)方案優(yōu)化、對(duì)象加載仿真、設(shè)施維護(hù)維修等。(二)測(cè)繪，檢測(cè)技術(shù)20世紀(jì)90年代，隨著三維激光掃描測(cè)量裝置在精度、速度、易操作性、輕便、抗干擾能力等性能方面的提升及價(jià)格的逐步下降，它在測(cè)繪、檢測(cè)領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，逐步成為快速獲取空間實(shí)體三維模型的主要方式之一。（三）VRMLVRML是虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言（VirtualRealityModelingLanguage）的簡(jiǎn)稱，本質(zhì)上是一種面向web,面向?qū)ο蟮娜S造型語(yǔ)言，而且它是一種解釋性語(yǔ)言。VRML的對(duì)象稱為結(jié)點(diǎn)，子結(jié)點(diǎn)的集合可以構(gòu)成復(fù)雜的景物。結(jié)點(diǎn)可以通過實(shí)例得到復(fù)用，對(duì)它們賦以名字，進(jìn)行定義后，即可建立動(dòng)態(tài)的VR（虛擬世界）?，F(xiàn)在流行于Internet的VRML技術(shù)如果沒有足夠的三維彩色模型，也只能是無米之炊，而三維掃描技術(shù)可提供這些系統(tǒng)所需要的大量的、與現(xiàn)實(shí)世界完全一致的三維模型數(shù)據(jù)。銷售商可以利用三維掃描儀和VRML技術(shù)，將商品的三維彩色模型放在網(wǎng)頁(yè)上，使顧客通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)商品進(jìn)行直觀的、交互式的瀏覽。想象一下，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的在網(wǎng)絡(luò)上挑選衣服的時(shí)候，用戶可以下載商品的三維模型，并“試穿”到自己的三維模型上，這樣就可以足不出戶的挑選最適合自己的衣服，商家也可