3D建模：摄影测量与开云体育手机版登入
在3D建模开始前，首先需要选择合适的工具，而这又取决于你对3D模型的要求。换句话说，这个模型有何用途。一些常见工具包括开云体育手机版登入 和摄影测量。本文将为您介绍如何根据不同项目选择不同工具，以及何时可以合并使用。
开云体育手机版登入 仪
我们先来介绍开云体育手机版登入 的工作原理，并总结市面上主流开云体育手机版登入 仪类型。这有助于我们之后与摄影测量技术进行对比。
开云体育手机版登入 是一项将真实物体转换为数字形态的技术，或者准确来说，将有关形状和色彩的信息转换成数字形态。一旦在电脑上完成了物体数字副本，你就拥有了无限可能：模型可用于检验、测量、修改，也能用于模拟或压力测试，方便分享、合作、导入AR/VR环境等等，不胜枚举。
要点
在工业、医疗、汽车、CGI、航空航天领域，开云体育手机版登入 技术被越来越多地应用于检验、测量和数字化。
你是如何为物体制作精准数字副本的？答案是：开云体育手机版登入 仪。在过去几十年间，久经考验的传统开云体育手机版登入 工具不断升级，全新技术不断出现，如今的开云体育手机版登入 工具快速迭代。截至目前，结构光和激光三角测量开云体育官方首页登录入口 是使用最广泛的开云体育手机版登入 工具。
结构光与激光三角测量开云体育手机版登入 仪
这两类开云体育官方首页登录入口 的工作原理十分相近：开云体育官方首页登录入口 将光束投射到物体表面，开云体育官方首页登录入口 摄像头记录从物体反射回来的光束扭曲情况。其中的区别是，结构光开云体育官方首页登录入口 投射形成网格的白光或蓝光，而激光三角测量开云体育官方首页登录入口 投射的是简单线条。
扫描过程中，开云体育手机版登入 仪收集关于物体表面的几百万点信息，开云体育官方首页登录入口 软件会分析光线的扭曲程度以及所有点位之间的相互关系，并据此在数字环境下重建物体。
对于结构光和激光三角测量开云体育手机版登入 仪而言，3D点数据集被称为点云，它可以被转换为三维网格模型。取决于网格制作程序，拓扑结构可以由三角形或四边形组成，但无论如何，这些模型是由数百万个这样的面相连而成的。转换后的模型可以方便对物体进行进一步加工，可用于逆向工程、CAD、AR/VR应用等，从而实现上文提及的目的。
结构光和激光开云体育手机版登入 技术在扫描几毫米到几米的小型物体时非常管用。这样，扫描物体并处理开云体育官方首页登录入口 收集的数据就会变得非常快，最终的3D模型也会十分精准，与原物极为相似。
飞行时间开云体育手机版登入 技术
如果物体尺寸（高度或长度）超过了几十米，你或许需要选择一款采用飞行时间技术（TOF）的开云体育手机版登入 仪，也叫脉冲式激光开云体育手机版登入 技术。这类开云体育官方首页登录入口 可以认为是远距设备，和结构光、激光三角测量开云体育官方首页登录入口 不同，TOF开云体育官方首页登录入口 与物体的间距可达几米甚至几百上千米。
这项技术的原理是什么？开云体育官方首页登录入口 发射激光脉冲。当它们从表面反射回来时，会被开云体育官方首页登录入口 接收器接收，开云体育官方首页登录入口 会计算每个脉冲返回所用的时间（几分之一秒）。收集并记录数百万反弹的脉冲信息，开云体育官方首页登录入口 就能形成表面图片。准确度取决于你所使用的设备以及需要数字化的区域。如果你使用的是固定在三脚架上的开云体育手机版登入 仪，那就有可能收到达到亚毫米级的精度；如果你需要绘制大面积地形图，且用了飞机或无人机，你的公差可能会达到几厘米。
开云体育手机版登入 仪的利弊
从本文第一部分我们可以得出如下结论，如果你需要为尺寸较小或面积很大的区域完成精准数字副本，结构光、激光三角测量扫描以及TOF开云体育手机版登入 仪都可以成为你的得力工具。正是由于优质开云体育手机版登入 仪能够提供精准的空间数据，才使其成为部分领域不可或缺的工具，毕竟，有些领域中，一个微小的精度误差，可能会导致不可逆转的后果，甚至是一场灾难。开云体育手机版登入 仪也在工业设计和工程领域颇受青睐，行业专家将设备用于一系列场景中，例如开发电子器件，确保管道稳固，对大规模生产的机械部件进行质量控制等等。
在医疗领域，开云体育手机版登入 仪还被用于假肢和植入物的设计，在手术前后辅助评估整形手术效果，为患者制作完美贴合且持久耐用的产品。在艺术、娱乐、科研和博物馆，开云体育手机版登入 仪可用于制作演员的数字替身，在考古现场和博物馆库房为几百万年前的化石制作数字模型，还能推动解剖学、古生物学甚至太空探索等领域的研究。最后，越来越多的法医人类学家开始借助开云体育手机版登入 记录犯罪现场，这种方式又快又准确。
除了这些丰富的应用场景外，开云体育手机版登入 仪还因操作简便而脱颖而出。例如，手持式开云体育官方首页登录入口 质量轻便，方便您绕着物体走动，采集全部表面。这款产品集合了开云体育手机版登入 仪最先进的功能——内置触摸屏，可实时显示扫描进度，无需连接笔记本或平板电脑。不用笔记本或平板电脑，意味着你可以绕着物体自由移动，不用担心电线的牵绊。
屏幕提供的实时反馈对用户而言也很有价值，他们可以轻松检查是否完整捕获了物体表面。稍后，我们还会分析摄影测量法的利弊，但值得一提的是，带内置屏幕绝对是开云体育手机版登入 仪的一大优势，你可以对采集的数据和遗漏的数据了如指掌。
此外，正如上文所述，开云体育手机版登入 仪能采集物体形状，有些设备还能采集颜色，也就是开云体育手机版登入 中俗称的“纹理”。尽管准确度是开云体育手机版登入 不可否认的突出优势，但在摄影测量技术的协助下，开云体育手机版登入 数据还能更进一步。
摄影测量
摄影测量是通过将物体多张照片合并，以获得表面3D图像的一项技术。和上文介绍的专业开云体育手机版登入 技术不同，摄影测量技术无需开云体育手机版登入 仪，只需一台相机。而且，也不需要一台非常专业的相机，从智能手机到无人机，任何设备拍摄的相片都能完成。二维相机拍摄的相片由摄影测量软件处理，这其中要考虑不少因素，主要包括相机焦距、镜头失真和分辨率、拍摄物体时相机的位置和角度，以及相机视角是否够大、相邻相片之间是否有重叠。
摄影测量软件
免费软件的最终效果没有保障，且基本没有技术支持，处理/编辑工具又十分有限，因此我们首先排除这些软件。那剩下的两大主流软件就是Reality Capture和Agisoft。Reality Capture工作流程更灵活、更直观，修改原始数据时，有不同路径供选择。你可以免费下载Reality Capture，让软件为你组装一个3D模型。
随后，你就能判断这款软件能否满足你的需求，如果可以，那下载3D模型需要付费。此外，Reality Capture的计算速度比其主要竞品快了十倍。而Agisoft的一大优势，就是稳定可靠的技术支持和广泛的用户社群，便于寻求建议和帮助。你还能获得许多培训材料，访问精彩的3D模型库。许多用户都认为相较于Reality Capture，Agisoft的准确度更有保障。
摄影测量技术的利弊
摄影测量法的一大优势就是所使用的相机性价比极高。现在，1600万像素的智能手机就能拍摄出色彩分辨率满足摄影测量用途的相片。和开云体育手机版登入 技术一样，摄影测量技术无需物理接触。无论是专业相机还是智能手机，摄影测量硬件设施都是又轻又便携，也无需任何前期培训。和开云体育手机版登入 不同的是，我们也无需根据扫描物体的尺寸来选择合适的工具（相机）。同一台相机既能拍摄小型物体，也能拍摄大型物体。
图片来源：3dscanexpert.com
当然，拍摄的质量越高，基于相片制作的3D模型质量也会越高。创建无缝3D模型时，一个关键因素就是你所拍摄的相片是否覆盖了物体的完整表面。如果想要更好的效果，手动拍摄几十、几百甚至几千张照片，那就要好好准备一番了。与之相比，开云体育手机版登入 仪可以实时、自动完成三维数据的捕获。这里就不得不提到摄影测量的另一个弊端：在多数情况下，我们不建议用于人体3D模型的制作，除非模特可以在几分钟或几小时内保持静止坐姿。
同样，摄影测量设备也很难在现场使用，特别是摄影棚的搭建。在偏远地区（比如田野）扫描，就很难搭建一个宽敞的摄影棚。如果扫描的人体不在同一位置，那把开云体育手机版登入 仪寄给他们要比安排多个机位容易得多。
拍摄相片时，我们还需要保证物体均匀受光。否则，你可能要在拍摄完后，花上几天的时间修复、调整相片的亮度。在晴天户外拍摄时，尤为如此，受光面会比阴影面明亮很多。
所以，最理想的就是选择一个多云的日子来拍照。如果在处理阶段，有些表面效果不太好，你就必须返回拍摄现场，并复制首次拍摄的条件，包括灯光。如果可以直接把新照片添加到原始数据上，就会很轻松。但你有可能需要把整个物体或场景重新拍摄一遍。
你可以购买一个人工光源，并为相机以及这个光源安装偏振滤光片，来避免摄影测量的一些局限。这种交叉偏振设置可以减少拍摄时被反光遮挡的部分，让整个模型细节更丰富。但这一过程的缺点是，必须购买偏振设备，那么整个拍摄成本就增加了。这种方法也不是万无一失，如果偏振镜不是同一种材料制成的，可能出现色彩偏移，导致模型外观失真。
开云体育手机版登入 提供精准的线性测量，与之不同，摄影测量的比例可能会失真。这是因为摄影测量技术取决于输入图片的品质，而这一品质又受到光源、分辨率、动态模糊的影响。最终模型是以抽象单位组装的，也不能用于高精度的场景中，例如逆向工程或质量检验。
如何强强联手？
很多时候，你可能需要一个色彩逼真又极为精准的3D模型。这时，不妨把开云体育手机版登入 和相片结合起来。
一个经典案例就是为时任美国总统的奥巴马制作3D雕像，这也是首座国家元首的3D肖像。当时，该项目同时使用了结构光开云体育官方首页登录入口 （Artec Eva）以及摄影测量法。或许你已经发现，摄影测量法在制作人体3D模型时，很难使用，我们的模特还是美国总统，时间相当宝贵。当时，他们的解决方法就是在总统周围安装特别的架子，放上80台相机，同时拍摄。这样一来，所有色彩、阴影、色调都能在最短的时间内被捕获，Artec Eva也能确保精准捕获总统头部的形状。
另一个案例是整车数字化。在这个项目中，我们使用了无线Artec Leo开云体育官方首页登录入口 ，用于捕获汽车几何（车身及内饰）。对于工业设计师和工程师而言，准确的几何信息已绰绰有余。但在电游开发中，鲜艳的色彩比汽车空气动力学的准确性更重要，因此，游戏开发者需要在3D网格模型上叠加彩色相片。如此集成至电游中，汽车就会非常逼真，用户体验显著提升。
在软件方面，值得注意的是，Artec Studio结合开云体育手机版登入 和摄影测量数据的操作更为简单。除了扫描数据捕获和处理功能外，软件还包含相片配准算法，用户可以将高分辨率相片应用至模型上，在很多情况下，提升色彩清晰度，使扫描更为真实。
一个相关案例中，Artec Studio使用了开云体育手机版登入 和摄影测量的结合功能，为一张带有复杂丛林图案的椅子制作了数字模型。相片和Artec Leo的扫描数据结合，制作了纹理文件，随后使用软件的纹理算法贴至3D网格。除了这张色彩清晰鲜艳的椅子，这项功能还将耐克运动鞋140张高分辨率相片包裹在Artec Space Spider捕获的开云体育手机版登入 模型上。
整个流程花了半个多小时，最后完成了十分逼真的耐克Kyrie 7篮球鞋。这双运动鞋的模型上能看到耐克360度抓地鞋底清晰可见的纹路。扫描时，运动鞋被倒置以避免折痕。另一个项目中，人们发现，即便是为一个微小的小虫模型添加精细纹理，算法也一样精准，小虫模型栩栩如生。这些案例都表明，Artec软硬件结合，细节水平更上一层楼。
结论
摄影测量技术依然深受电游开发者欢迎，因为他们非常重视视觉效果。不过，开云体育手机版登入 也逐渐在这一领域崭露头角，它们可以更快捕获真实世界的物体与人体，且过程更灵活。手持式开云体育官方首页登录入口 持续在卫生领域大显身手，精准快速地测量患者四肢，方便定制完美贴合的矫形装置。
因此，如果你重视精度，希望快速捕获高分辨率物体模型，并将模型应用于CAD程序，那或许应当考虑专业开云体育手机版登入 仪和开云体育手机版登入 软件。
假如没有预算限制，不急于完工，那可以考虑合并使用开云体育手机版登入 和摄影测量来制作真实物体的数字副本，这无疑是理想之选。如此操作，模型既有高度精准的几何，又有色彩鲜艳的纹理细节。
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