三维测量技术发展现状及趋势
三维测量技术发展现状及趋势
三维测量技术发展现状及趋势
一、三维测量技术发展现状
三维测量技术是近年来发展迅速的技术，是利用对三维物体尺寸、形状、位置和表面形貌进行测量的技术。
此技术应用广泛，其典型应用有机械、精密装配技术，模具制造，设备校正，运动跟踪，汽车行业，航空航天，冶金，特种材料，医疗和生物科技，消费品，质量控制，文物研究，
等等。
近年来，三维测量技术得到了长足的发展，从传统的红外技术、视
觉测量、激光头测量等多种技术发展到3D扫描技术、X射线CT技术等，
新技术不断涌现，各种前沿技术也纷纷涌现，大大拓宽了三维测量技术的
发展空间。
1、传统三维测量技术
传统的三维测量技术有红外技术、视觉测量技术和激光头测量技术等。
红外技术是一种热图测量技术，它能够捕捉到物体的温度图像，从而准确
测量物体的形状。
视觉测量技术是一种利用摄像机捕捉图像，再利用计算
机通过图像处理算法，提取出物体的三维特征信息，来进行测量的技术。
激光头测量技术是利用激光头投射出一条精确的激光线，来测量物体的表
面形状，以确定物体的三维坐标位置。
2、新兴三维测量技术
近年来，三维测量技术也发展出了许多新技术。
三维测绘技术的应用与未来发展趋势
三维测绘技术的应用与未来发展趋势随着科技的不断发展，三维测绘技术在各个领域的应用越来越广泛。
它不仅可以帮助人们更好地了解和呈现物体的形状和结构，还可以为各行各业提供更为精准的数据和信息。
本文将介绍三维测绘技术的应用场景，并探讨其未来的发展趋势。
三维测绘技术在建筑和土木工程领域的应用已经变得不可或缺。
通过激光扫描、摄影测量等技术，可以精确地获取建筑物或地形的三维模型。
这对于设计师和工程师来说，是一种非常有价值的工具。
他们可以通过三维模型进行虚拟建模和设计，避免出现施工过程中的问题和错误。
同时，三维测绘技术还可以用于建筑变形监测和文物保护，确保建筑物的稳定性和文物的完整性。
在交通运输领域，三维测绘技术也发挥着重要作用。
通过激光雷达和摄像机等设备，可以实现道路和铁路的三维测绘，帮助交通规划师和工程师更好地了解道路和铁路的形态和状况。
此外，三维测绘技术还可以用于交通监控和智能导航系统，提供实时的交通信息和路线选择，使人们的出行更加方便和快捷。
在资源勘探和环境保护方面，三维测绘技术也发挥着重要作用。
利用激光扫描和雷达测量等技术，可以获取地下资源的分布和储量信息，提供重要的参考数据。
同时，在环境保护方面，通过三维测绘技术可以监测和评估污染物的扩散和影响范围，为环保措施的制定提供科学依据。
随着科技的不断进步，三维测绘技术的未来发展也呈现出一些新的趋势。
首先，随着大数据和云计算技术的兴起，三维测绘技术可以更加高效地处理和分析海量的数据，并将其转化为有用的信息和图像。
其次，虚拟现实和增强现实技术的发展为三维测绘技术提供了新的应用场景。
通过将三维测绘技术与虚拟现实和增强现实相结合，可以实现更加沉浸式的体验和更为直观的数据呈现。
此外，人工智能技术的应用也使得三维测绘技术变得更加智能化和自动化，可以更好地满足各行各业的需求。
然而，三维测绘技术仍面临一些挑战和问题。
首先，设备的高成本限制了其在某些领域的应用和推广。
其次，数据的精确度和可靠性仍需要进一步提高，以满足更为严苛的要求。
三维测绘技术的发展和应用前景展望
三维测绘技术的发展和应用前景展望随着科技的不断发展，人们对于信息的获取和处理要求越来越高。
而三维测绘技术就是为了满足这种需求而应运而生的一项重要技术。
它通过利用光学、雷达、遥感等技术手段，将物体和场景以三维形式精确地获取和表达出来。
在多个领域中得到广泛应用，如城市规划、农业、建筑、虚拟现实等。
本文将探讨三维测绘技术的发展历程、应用现状以及未来的发展前景。
一、三维测绘技术的发展历程三维测绘技术的起源可以追溯到20世纪50年代初期，当时主要以光学的方法进行测绘。
然而，随着计算机技术的飞速发展，尤其是计算机视觉和遥感技术的进步，为三维测绘技术的发展提供了强大的支持。
计算机视觉技术能够从多个角度对物体进行扫描和重建，而遥感技术则可以通过航空或卫星遥感获取地面的三维信息。
这些技术的不断进步使得三维测绘技术越来越精确和可靠。
二、三维测绘技术的应用现状目前，三维测绘技术已经在多个领域中得到广泛应用。
在城市规划中，三维测绘技术可以帮助规划师们进行城市布局和建筑设计，更好地考虑到地形和地貌的因素。
在农业领域，三维测绘技术可以为农民提供土地利用和肥料施用的指导，从而提高农产品的产量和质量。
在建筑领域，三维测绘技术可以通过扫描建筑物的外观和内部结构，为建筑师和工程师提供更准确的数据，确保工程的安全和可行性。
在虚拟现实领域，三维测绘技术可以模拟出逼真的虚拟环境，为游戏开发和模拟训练提供了基础。
可以说，三维测绘技术在各个领域都起到了重要的作用。
三、三维测绘技术的发展前景三维测绘技术的发展前景非常广阔。
首先，在城市规划中，三维测绘技术可以与智能化系统相结合，为城市规划师提供更加智能的决策支持。
在交通运输领域，三维测绘技术可以通过构建精确的数字地图，提供准确的导航和路径规划。
此外，随着无人机技术的成熟，三维测绘技术可以通过无人机进行更加快速、高效的测绘，为更多领域提供支持。
例如，它可以用于自然灾害的监测和预警，及时发现并应对潜在的灾害风险。
浅析工程测量与三维测绘技术的发展
浅析工程测量与三维测绘技术的发展一、工程测量应用三维测绘技术必要性调查研究表明，在目前我国工程的测量技术包括：控制测量；数字化的测图；工程施工的测量；工程竣工的测量；变形监测；城市测量；交通工程的测量；管线测量。
通过大量的实践，工作人员发现三维的测绘技术对工程测量科技发展具有现实意义。
其在工程测量应用中的必要性包括以下几点：1.12+1维地图无法满足人们需要2+1维地图是一种从空中向下俯瞰地面的一种地图形式，为人们提供观察工程地面的情况，由于人视觉的特殊性，人们在认识了解事物的时候都是采用三维的视角。
工程测量需要从多角度对工程各部件进行观察，2+1维地图无法有效的表达出工作人员的需要，没有全面的观察便不能测量出真实的数据，因此人们迫切需要一种可以从多维度进行观察测量的测绘技术。
1.2城市规划工程设计为迎合我国快速发展的要求，许多城市开始进行新建或者旧城改造规划，现代的规划设计图已经开始应用CAD等三维设计软件，三维工程设计具有其特殊性，为保证城市规划和工程规划的顺利进行，工作人员需要再进行工程测量使用相对应的三维测绘。
具体是在原有的工程设计图上进行三维度的绘制，加强图纸的表现能力，充分表达出设计师的设计思路。
1.3工程施工为增加我国土地的利用率，许多建筑开始多功能的设计与建设，城市中的建筑内部结构都十分复杂，现代建筑的建造方式开始有别于传统的从地面向空中延伸，开始进行立体的吊装式施工，我国比较具有代表性的建筑物均是如此，例如：鸟巢、国家大剧院、中央电视台。
复杂的构造需要使用更加精细的测量工具，三维测绘工具是我国目前最为先进与合理的工程测量工具。
1.4改造与建模厂矿拥有大量配套设备，因此厂矿内部的管理系统非常复杂，这既加重了管理层的管理难度，还给厂矿工作带来技术改造方面的难题，改造初期，需要对设计图进行详细的绘制，可以多维度的展示厂矿的各方面构造。
飞机、汽车、轮船这些结构复杂的工具在设计初期也需要经过测量后建立直观、清晰的模型来指导这些物品的制造。
三维测量技术发展现状及趋势
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团结 信赖 创造 挑战
扫描隧道显微镜（STM)
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团结信赖
• 1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼 （G．Binning）和海·罗雷尔（H．Rohrer）研制 出世界上第一台扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelling Micro－scoPe，简称STM）．STM使 人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面 的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质， 在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究 中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科 学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之 一．为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的 杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物 理学奖金．
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工作指导原则： 1、我们改变不了别人，我们改变自己 2、把每件事情做到100分 3、今天的事情今天做完 4、把坏事变成好事
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公司对人的要求：
1、有很强的责任心、爱岗、敬业 2、有很好的专业形象 3、有能顶得住压力的能力 4、有不断迎接挑战的决心 5、有很强的团队意识和工作意愿 6、愿意接受和服从公司的管理及价值体系 7、愿意与公司共同发展 8、强调并重视积极工作态度、良好工作方法、学习能力、 发展潜力
（2）利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触 式原子力显微镜（non-contact AFM），探针与试片的距离 约数十到数百Å。
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小结
•系统地介绍了物体三维信息测量的各种技术及其 基本原理。 •在实际应用中，要根据不同场合选用不同的测量 技术。一些重要参数如测量精度，测量尺寸、测 量效率、应用场合以及系统价格等都是需要综合 考虑的因素。 •可以预见，随着计算机技术和各项相关技术的发 展，必将带动三维测量技术的发展和广泛应用。
三维测量的发展与现状
三维测量的发展与现状三维测量是指采用一定的方法和技术手段，对物体的三维形状、大小、位置等进行测量和分析的过程。
三维测量在许多领域中具有重要的应用价值，如机器人导航、工业制造、建筑测绘、医学影像分析等。
而光学三角测量系统是一种常见的三维测量技术之一，它通过利用光的折射、反射等属性来实现三维测量任务。
光学三角测量系统的测量原理主要基于几何三角学中的相关原理，包括视差法、三点测量法、编码法等。
其中，视差法是最常用的一种方法。
它利用相机和多个光源构成的光栅来获取目标物体表面的几何信息，通过计算不同视角下图像的视差来获得物体的深度信息。
在传统的光学三角测量系统中，相机和光源一般被固定在一个平面上，而目标物体则放置在相机、光源等设备的前方。
光学三角测量系统可以广泛应用于工业制造、航空航天、建筑测绘等领域。
在工业制造领域，光学三角测量系统常用于精密零件的尺寸测量、形状检测等任务。
通过将光学三角测量系统与机器人等设备结合，可以实现自动化测量和控制，提高生产效率和产品质量。
在航空航天领域，光学三角测量系统可以用于飞行器的姿态测量、导航定位等任务。
通过测量飞行器与光源之间的几何关系，可以精确确定飞行器的姿态，为飞行控制提供准确的数据。
在建筑测绘领域，光学三角测量系统可以用于建筑物的三维模型建立、地形测量等任务。
通过测量建筑物表面的几何信息，可以实现对建筑物结构的分析和评估。
光学三角测量系统的发展与现状主要表现在以下几个方面。
首先，光学三角测量系统的测量精度和分辨率得到了显著提高。
传统的光学三角测量系统使用的相机和光源的分辨率有限，限制了其测量精度。
而随着数字相机和高亮度光源的问世，光学三角测量系统的测量精度和分辨率得到了大幅提升。
其次，光学三角测量系统的体积和重量得到了明显减小。
传统的光学三角测量系统需要使用较大的相机和光源，使得系统体积较大、重量较重。
而现代的光学三角测量系统采用了微型化的相机和光源，使系统体积和重量得到了显著减小，方便了系统的携带和操作。
探究工程测量与三维测绘技术应用现状及发展前景
探究工程测量与三维测绘技术应用现状及发展前景[摘要]：随着科技水平的不断发展，我国各个领域都取得了很大的突破。
近些年，我国建筑领域的发展势头很猛，工程测量技术也不断的在革新发展。
三维测绘技术作为工程测量中重要的技术之一，对于工程测量的发展起着十分重要的作用。
该技术能够确保工程测量技术的精确性。
但是在实际应用过程中还存在着一些问题。
本文主要阐述了三维测绘技术的内容及应用现状，并对三维测绘技术的发展前景进行了展望，旨在能够进一步的推动我国三维测绘技术的发展，继而促进我国建筑领域向前推进。
[关键词]：工程测量三维测绘现状发展一引言随着社会的不断发展，国民生活经济水平越来越高。
房屋成为了人们茶余饭后的热门话题。
这一话题在一定程度上说明了我国建设工程的重要性。
随着基建工程的不断增多，质量安全问题也是国家一直强调的重中之重的问题，这就需要我们在基建施工过程中运用高效的技术以及精准的设备确保施工的顺利高效开展。
工程测量技术作为施工建筑最关键的标准，在这个科技发达的时代不仅仅在工程建造方面起着引领时代的作用，同时在资源勘探等其他领域发挥着巨大的作用。
本文主要分析了三维测量和工程测量技术的概念，重点阐述了三维测绘技术的应用现状，并对三维测绘技术的发展前景进行了展望，旨在能够进一步的推动我国三维测绘技术的发展，继而促进我国建筑领域向前推进。
二工程测量技术与三维测绘技术概述2.1工程测量技术工程测量具体是指在对工程进行建设规划、施工以及管理等环节中所开展的测量工作。
在对工程进行设计以及规划的环节中，需要保证所提供地形资料的完整性以及可靠性。
在工程施工阶段，需要按照相关的精度标准开展放样的工作。
在对工程进行管理的过程中，需要对建筑物的变形程度进行观测，对于建筑物的稳定性做出准确的判断。
在确保工程质量及其安全稳定的基础上，也能够对设计方案以及施工方案的合理性展开测试以及验证。
工程测量类的工作内容相对比较宽泛，主要涵盖着测量城市、铁路、输电线路等测试环节。
工程测量中三维测绘技术的应用现状及发展前景 夏咸阳
工程测量中三维测绘技术的应用现状及发展前景夏咸阳摘要：近年来，随着社会经济的快速发展和工业化建设进程的不断加快，传统测绘技术逐渐向现代数字化测绘技术方向转变，新时期的工程测量技术的发展趋势和方向将会朝着测量数据整理、控制实时化、自动化以及数字化方向发展；同时，测量数据信息管理也讲朝着标准化、科学化以及规格化方向发展；而工程测量数据的传播与适用将朝着多元化、网络化以及社会化方向发展。
关键词：工程测量；三维测绘技术；应用；发展前言工程测量涉及的领域非常广泛，拥有悠久的历史，但随着科技的不断进步，工程建设要求不断提高及建筑规模的不断壮大，工程测量的技术面貌也发生了翻天覆地的变化，测量技术日臻成熟和完善。
在我们现代化建设和城市化建设过程中，工程测量的地位和作用日益突出，为工程的顺利展开和顺利完成提供了保障。
1 三维测绘技术在工程测量中的应用和发展现状三维测绘是指运用一定的技术手段测量目标的三维坐标，根据三维坐标确定目标的形状、位置、空间姿态，在计算机上进行三维重建并尽可能的真实还原目标。
当前的三维测绘都是基于2+1维理论建立起的三维测绘体系；具体是两维确定目标的平面位置，一维确定目标的高程。
2+1维测绘技术经过多年的发展，技术发展比较完善，但是，随着科学技术和社会经济的发展，2+1维测绘技术已经无法满足当前的测绘需要。
第一，2+1维建立起的三维地图与人们的生活环境不符，2+1维地图主要是从空中进行俯瞰，不符合人们从地面上看到的三维景象，如：房屋的室内情况；第二，人们所进行的各种复杂工程活动对三维测绘技术提出了更高的要求，近几年出现的新三维技术显示出了更好的作用，如：三维激光扫描仪。
2 三维测绘技术在工程测量中的应用2.1 城市规划方面随着社会经济的不断发展，城市化水平不断提高，对城市发展有了全新的定位和规划。
尤其是旧城改造规划方面，工程测量的地位和作用越来越突出，关系着城市的现代化建设，因而，为城市规划和工程规划服务的工程测量，应逐步实现三维测绘，为城市发展建设提供可靠依据。
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谢谢大家
双目视觉法
立体视觉的研 究主要由以下 三部分组成： * 摄像机模型 的建立和标定 * 立体匹配 * 三维重建
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双目视觉法
基本原理如图所示， P 为 空间任意一点， p1、p2 分 别为 P 点在摄像机 C1、C2 上的成像点，通过立体视 觉计算即可由像点 p1、p2 的坐标 (ui,vi)(i=1,2) 重建点 P 的三维坐标 (X,Y,Z)。在 这个重建的过程中，要解 决图像特征点的提取与匹 配、摄像机标定和三维重 建三个基本问题。
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扫描隧道显微镜（STM)
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扫描隧道显微镜（STM)
扫描隧道显微 镜是根据量子力学 中的隧道效应原理， 通过探测固体表面 原子中电子的隧道 电流来分辨固体表 面形貌的新型显微 装置。
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扫描隧道显微镜（STM)
根据量子力学原理，由于电子的隧道 效应，金属中的电子并不完全局限于 金属表面之内，电子云密度并不是在 表面边界处突变为零。在金属表面以 外，电子云密度呈指数衰减，衰减长 度约为1nm。用一个极细的、只有原 子线度的金属针尖作为探针，将它与 被研究物质(称为样品)的表面作为两 个电极，当样品表面与针尖非常靠近(距离＜1nm)时，两者 的电子云略有重叠，如图所示。若在两极间加上电压U，在 电场作用下，电子就会穿过两个电极之间的势垒，通过电子 云的狭窄通道流动，从一极流向另一极，形成隧道电流 I 。
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扫描隧道显微镜（STM)
1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛· 宾尼 （G．Binning）和海· 罗雷尔（H．Rohrer）研制 出世界上第一台扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelling Micro－scoPe，简称STM）．STM使 人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面 的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质， 在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究 中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科 学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之 一．为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的 杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物 理学奖金．
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相位测量法（PMP）
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相位测量法（PMP）
V ( , v ) F { I ( x , y )}
傅立叶变换法
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相位测量法（PMP）
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相位测量法（Байду номын сангаасMP）
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相移干涉测量术
Interferograms
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0 a t an iiN i 0
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坐标测量机（CMM）
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坐标测量机（CMM）
德国Klocke公司的3DNanofinger是一款集纳米 级三维坐标测量与表面形 貌测量为一体的综合测量 设备 1．测量范围：（可选） X=10,20,30或50mm； Y=10,20,30或50 mm Z=10或20 mm 2．移动分辨率：1nm 3．移动速度：最快达到 2 mm/s ４.探针分辨率：0.5nm
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扫描隧道显微镜（STM)
两种工作方式
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扫描隧道显微镜（STM)
高 序 热 解 石 墨 的 结 构 图 像
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扫描隧道显微镜（STM)
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扫描隧道显微镜（STM)
这是中国科 学院化学所 的科技人员 利用纳米加 工技术在石 墨表面通过 搬迁碳原子 而绘制出的 世界上最小 的中国地图
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激光三维扫描仪
主要用途：工业设计中采集转换研究设计之物件的CAD •逆向工程：为原始部件实体，建立三维CAD数据； •用于计算机辅助工程设计分析的三维形状捕捉获取 （CAE 和FEA）； •医疗应用：医学外科规划（上颔面，牙齿等整形外科） 矫正和修补术，塑料外科术运用，医学人体测量； •数字化档案：博物馆，人工制品和古文物记录考古学， 人类学研究； •在线质量控制检查，用于生产线上产品的质量控制（例 如CAI，CAT）； •样品检查；工具和模具检查。
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原子力显微镜（AFM）
AFM 的基本结构与 STM 相似, 差别在于 并非利用电子隧道效 应，而是利用原子之 间的范德华力（Van Der Waals Force）作 用来呈现样品的表面 特性。
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原子力显微镜（AFM）
在原子力显微镜的系统中，是利用微小探针与待测物之间 交互作用力，来呈现待测物的表面之物理特性。所以在原 子力显微镜中也利用斥力与吸引力的方式发展出两种操作 模式： （1）利用原子斥力的变化而产生表面轮廓为接触式原 子力显微镜（contact AFM），探针与试片的距离约数个Å。 （2）利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触 式原子力显微镜（non-contact AFM），探针与试片的距离 约数十到数百Å。
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相移干涉测量术
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相移干涉测量术
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数字全息法
基本过程为：采用激光 照射待测样品产生全息 图，利用CCD记录全息 图并以数字方式存入计 算机，然后在计算机内 模拟全息图的再现过程 得到以层析方式显示的 三维物场，进而对三维 物场进行定量分析、测 量和三维重构。
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三维测量技术发展现状及趋势
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引入
如何获取这些 物体的三维信 息呢？ 这就涉及到三 维测量技术。 随着科技的反 展，各种技术 不断涌现，并 且在很多的领 域得到应用。
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三维测量技术的分类
接触式测量 坐标测量机
主动式 光学方法 非接触式测量 被动式 非光学方法
激光扫描法 激光测距法 相位测量法 数字全息法
单目视觉法
双目视觉法
CT、STM、AFM
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应用领域
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM) （如服装设计、工业检测等） 逆向工程（RE） 快速原型（RP）及虚拟现实（VR）(如 自动导航，计算三维动画模拟等） 医学（ CT、MRI等）
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坐标测量机（CMM）
坐标测量机是一种几何量测量仪 器，它的基本原理是将被测零件 放入它允许的测量空间，精密地 测出被测元素上测量点的X、Y、 Z三个坐标值，根据这些点的数 值经过计算机数据处理，拟合成 相关几何元素，如圆、球、圆柱、 圆锥、曲面等，经过数学计算得 出形状、位置公差及其它几何量 数据。它以精密机械为基础，综 合应用了电子技术、计算机技术、 光学技术和数控技术等先进技术。
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数字全息法
PZT
BS1
M3
Laser
BS2 L PC CCD
M2
M1
Object
BS3
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数字全息法
记录的数字全息图
昆虫翅膀的再现像
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单目视觉法
单目视觉法采 用摄像机得到 三维景物在光 敏探测器上的 二维透视图像， 主要包括聚焦 法和离焦法。
离焦法原理图
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激光测距法
基本原理是直接测 量光束的传播时间。 在测量时，目标脉 冲经反射回到接收 探测器，参考脉冲 经光导纤维被探测 器接收。这两个脉 冲的时间差转换成 距离。
也称时间飞行法
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自动扫描激光测距仪
主要技术指标： 1、激光器：波长 620nm~690nm 出射功率： ≤1mW 2、工作距离： 0~50m 3、自动扫描范围： ±6°~±90° 4、测距精度： ±5mm
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激光扫描法
近年来随着激光技术的发展， 激光三角形法（Laserbased triangulation）逐 渐得到广泛应用。它所采 用的光源主要有点结构、线 结构和双线结构。它的基本 原理是光学三角形原理。
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激光三维扫描仪
其工作原理是使用激光三角 测距原理，通过光源孔发射 出一束水平的激光束来扫描 物体。该激光线经过旋转平 面镜的作用，改变角度，使 得激光线发射到物体表面。 物体表面反射激光束，每一 条激光线都通过CCD传感器 采集成一帧数据。根据物体 表面不同的形状，每条激光 线反射回来的信息中所包含 表面形状和颜色数据。
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小 结
•系统地介绍了物体三维信息测量的各种技术及其 基本原理。
•在实际应用中，要根据不同场合选用不同的测量 技术。一些重要参数如测量精度，测量尺寸、测 量效率、应用场合以及系统价格等都是需要综合 考虑的因素。
•可以预见，随着计算机技术和各项相关技术的发 展，必将带动三维测量技术的发展和广泛应用。