19、3D重建与计算机系统多样性建模：技术解析与创新方案

3D重建与计算机系统多样性建模：技术解析与创新方案

1. 3D重建：从2D相机视角估算孔洞深度

3D建模在众多领域有着广泛应用，如CAD/CAM系统、考古探险、水下探索等。传统的3D建模方法包括3D扫描仪、CAD建模以及坐标测量机（CMMs）等。不过，本文聚焦于从2D相机视角获取孔洞深度信息这一特定问题。

1.1 现有扫描技术

• 接触式扫描仪 ：这类扫描仪通过触针在物体表面移动来追踪轮廓，像CMMs就属于此类。但它们存在明显问题：
  • 速度缓慢；
  • 可能导致敏感表面变形或损坏；
  • 触针大小限制了可追踪孔洞的深度和直径；
  • 对表面结构和纹理敏感，表面粗糙度可能严重影响结果。
• 非接触式扫描仪 ：
  • 飞行时间扫描仪 ：利用激光束探测物体表面，核心技术是激光测距仪。原理是发射激光束，经物体表面反射后被探测器接收，记录整个过程的时间来计算距离，公式为(z = (c * t) / 2)（其中(c)是光速，(t)是时间）。这种扫描仪效率高，但测量高速光线的时间存在困难，且激光束反射角度需严格控制，适用于对远距离物体建模。
  • 激光三角测量扫描仪 ：同样使用激光束探测，通过激光源、物体表面的激光点和相机镜头构成三角形，利用已知的距离和角度信息，通过公式(z = \frac{d \tan \theta_1}{1 + \tan