3D扫描技术：类型、特点及局限性

说起扫描，我们会想到在日常生活中经常使用扫描仪将文件或照片扫描成电子格式，以便分享给其他人。在构建虚拟现实世界的时候，除了使用常规的3D建模技术和实景拍摄技术，还可以使用3D扫描技术将真实环境、人物和物体进行快速建模，将实物的立体信息转化成计算机可以直接处理的数字模型。

对于普通人来说，可能接触最多的3D扫描技术就是CT，也就是医院里面用到的CT技术。CT（Computed Tomography）又称作计算机断层扫描，它的原理是利用精准的X光、射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器围绕人体的某一部位做断层扫描，具有扫描时间快、图像清晰等特点，可用于多种疾病的检查。

3D扫描仪就是利用3D扫描技术将真实世界物体或环境快速建立数字模型的工具。3D扫描仪有多种类型，通常可以分为2大类：接触式3D扫描仪和非接触式3D扫描仪。目前看来，每种3D扫描技术都存在一定的局限性和特点。接触式3D扫描技术的精度较高，但是体积巨大、成本高昂，而且对物体表面会造成损伤，其应用领域受到极大的限制。

光学3D扫描又分为主动和被动两种。被动方式其实就是利用3D光感应器来捕捉物体表面的自然光，然后利用双眼视差原理生成立体影像。主动方式即向物体表面投射特定的光，精度较高，但扫描速度慢，而且激光会对生物体造成一定的伤害。新兴的主动扫描技术采用结构光，通过投影或光栅同时投射多条光线。光学3D扫描技术的成本较低，但无法处理表面发光、有镜面效应或是透明的物体，当然更不可能扫描物体内部的结构。

此外，用于医学检查或工业上使用的X光断层扫描技术成本高昂，但可以用于无损的数字3D建模。3D扫描技术和360度全景拍摄技术既有相似之处，也存在一定的差别。相似的地方在于，3D扫描和360度全景拍摄技术一样通常只能收集物体表面的信息。不同之处在于，360度全景拍摄技术关注的是视场范围内的物体表面色彩信息。而3D扫描技术关注的是物体表面的距离信息。所以用360度全景拍摄技术得到的是“瞬间”或动态的影像信息，而3D扫描技术得到的是场景或物体的三维数字模型。(www.xing528.com)

3D扫描技术目前并不能完全替代360度全景拍摄技术，至少短期内是无法实现的。因为3D扫描技术通常用于对小范围内的场景或单个物体进行静态的3D建模，而360度全景拍摄技术则可以捕捉大范围内的动态影像。此外，3D扫描技术更关注物体表面的拓扑结构，而忽视色彩信息，360度全景拍摄技术作为传统摄影摄像技术的升级，更关注光影和色彩。只有将两种技术结合起来，才可以构建近乎真实的虚拟数字世界。

2013年8月，美国知名3D打印厂商MakerBot的CEO Bre Pettis发布了名为Digitizer的3D扫描仪。2015年11月19日，由澳大利亚创业团队研发的Eora 3D项目成功在kickstarter上募集了近60万美元。Eora 3D是一个廉价的高精度智能手机3D扫描解决方案，可以配合iPhone和各种智能手机使用。使用Eora 3D扫描得到的3D数字模型可以达到低于100微米的精度，模型拥有超过800万个顶点。该设备的扫描距离是1米，可以扫描的物体尺寸是1平方米，并提供配套的APP、软件和云存储方案。

总的来说，目前3D扫描技术处于发展的早期阶段，还欠缺方便易用的消费级解决方案。