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2023-11-24 【3D掃描知識】什麼是3D掃描精度? - SHINING 3D掃描器選購指南
【3D掃描知識】什麼是3D掃描精度? - SHINING 3D掃描器選購指南
在討論3D掃描器時，一個經(jīng)常提到的概念是3D掃描精度。你如何理解3D掃描精度這一概念？準確度、精密度、體積精度差別又在哪裡？如果你對這些3D掃描專業(yè)術(shù)語感到困惑，那麼這篇文章就是為你而寫的!
簡單來講，最常見的3D掃描術(shù)語有 :
【3D掃描的效率】- 它影響著「掃描過程的速度」
• 點距
• 幀率（FPS）
• 視場角 (FOV)
• 物體尺寸
【3D掃描的精度】- 它影響著「3D物體與實際物體誤差」、「掃描物件品質(zhì)」
• 準確度（Accuracy）
• 精密度（Precision）
• 體積精度（Volumetric Accuracy）
本文會討論的是「3D物體與實際物體誤差」、「掃描物件品質(zhì)」 ( 有關(guān)「3D掃描效率或速度」可以參考 : 【3D掃描知識】提高3D 掃描效率的 4 個秘訣大公開！ )
準確度 ( Accuracy ) VS. 精密度 ( Precision ) VS. 體積精確度 ( Volumetric Accuracy )
進行測量時，必須考慮準確度和精密度，因為它們表示測量值與公認或既定值的接近程度，國際標(biāo)準化組織ISO稱之為《測量方法與結(jié)果的準確度（正確度與精密度）》，他們將準確度定義為隨機誤差和系統(tǒng)誤差的組合。對於汽車改裝和工業(yè)制造等應(yīng)用而言，準確的數(shù)據(jù)就非常的重要。
準確度 ( Accuracy )
在一定測量條件下，對某一次的多次測量中，測量值的估值與其真值的偏離程度，也可以理解為『測量結(jié)果與真實值的接近程度?！?br />
精密度 ( Precision )
在一定測量條件下，對某一次的多次測量中，各測量值間的離散程度，『精密度越低，標(biāo)準差越大』
Source : SHINING 3D
體積精度 ( Volumetric Accuracy )
一條經(jīng)過精密測試計算得出的公式，在掃描模型體積變化時，顯示測量值與真實值之間的誤差關(guān)係。
大多數(shù)3D掃描儀製造商還會指定體積準確度，這是幾次捕獲的準確性，並且隨著被掃描部分的大小增加，全局準確性會減小。
例如：0.05mm + 0.15mm/m。
按照例子，如果您的零件長度為2米，則掃描儀的準確度將為0.05 + (0.15*2) = 0.035mm。這與原始的單次掃描準確度相比有很大的差異！因此，尤其是如果您將對象掃描大物體（例如汽車）時，體積準確度比單次掃描準確度更重要。
Source: Aniwaa
小小補充一下!!
• 一些帶有集成攝影測量模塊的3D掃描儀可以用掃描定位貼紙標(biāo)記填充物體之前構(gòu)建物體的3D架構(gòu)。標(biāo)記是3D掃描儀的精確參考點，就像連點畫畫一樣，通過使用攝影測量來源的“架構(gòu)”，你的數(shù)據(jù)會更加準確。
• 攝影測量是一種3D掃描技術(shù)，涉及從不同角度拍攝物體的多張照片，以計算其形狀和大小。
影響測量精度的因素
無論製造商或市場定位如何，3D掃描儀的精度都會因溫度、數(shù)據(jù)完整性、算法和掃描角度等各種因素而產(chǎn)生一定的波動。所以一定要了解如何防止精度偏差並獲得最可靠、最準確的 3D 數(shù)據(jù)。
1. 溫度
為確保最佳掃描精度，讓掃描儀預(yù)熱並保持穩(wěn)定的溫度也是關(guān)鍵。溫度穩(wěn)定後，應(yīng)在掃描前進行校準，以達到最佳精度。預(yù)熱、穩(wěn)定溫度、校準和掃描的順序?qū)a(chǎn)生最精確的結(jié)果。
2. 數(shù)據(jù)完整性
數(shù)據(jù)的完整性是影響準確性的一個重要因素。不完整的數(shù)據(jù)會導(dǎo)致結(jié)果不準確或失真，影響3D信息的整體質(zhì)量。因此，必須確保數(shù)據(jù)的完整性和真實性，以獲得最準確的結(jié)果。
不完整數(shù)據(jù)
完整數(shù)據(jù)
3. 演算法
從校準到數(shù)據(jù)處理，演算法在3D數(shù)據(jù)收集中發(fā)揮著重要的作用。它是一套覆雜的數(shù)學(xué)公式，可確保準確重建掃描對象。校準也是這一過程的重要組成部分，可確保掃描儀的準確性，並為演算法的正確運行提供必要的數(shù)據(jù)。
4. 掃描角度
理想情況下，掃描儀應(yīng)盡可能垂直於物體。這樣的定位有助於掃描儀更準確地提取標(biāo)記，從而獲得更準確的 3D 數(shù)據(jù)。
使用 FreeScan UE 掃描
掃描較大物體的累積誤差會更大。不過有一些掃描方法可以幫助減少誤差，例如: 「全局標(biāo)記」和「攝影測量」。
全局標(biāo)記
在掃描點雲(yún)之前，我們可以先掃描全局標(biāo)記，這樣算法就能優(yōu)化精度，獲得更精確的數(shù)據(jù)，最終提高體積精度。
攝影測量
攝影測量可以提高全局標(biāo)記數(shù)據(jù)的精度。我們可以導(dǎo)入合適的比例尺文件，並根據(jù)掃描對象的大小，在掃描前在對象附近放置匹配的比例尺。一般來說，攝影測量法適用於測量工業(yè)應(yīng)用中需要高精度的大型部件。在這兩種方法中，攝影測量法被認為優(yōu)於全局標(biāo)記法。
使用攝影測量法掃描飛機模型
SHINING 3D 計量級 3D 掃描儀家族的測量精度比較表
對於精度要求高且尺寸較小的物體，推薦使用兩種型號： AutoScan Inspec 和 OptimScan-5M Plus。Autoscan Inspec 是全自動的，使用更方便，而 Optimscan-5M plus 可以處理比 Autoscan Inspec 稍大的物體。
高精度和高細節(jié) 應(yīng)用
我們應(yīng)該如何選擇 FreeScan 系列？如果我們要掃描的對象較大且精度要求較高，我們可以選擇 FreeScan UE Pro，因為它配備了攝影測量功能，可以大大降低對準過程中的誤差。
最後，讓我們來談?wù)?FreeScan Trak。這款掃描儀與其他掃描儀不同，它不需要在掃描對象上粘貼標(biāo)記。如果很難在一些大型物體上粘貼標(biāo)記，可以考慮使用這款掃描儀。
現(xiàn)在你已經(jīng)熟悉了什麼是準確度、精確度以及體積精度，但對SHINING 3D 的掃描器還是一頭霧水？
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製造商的網(wǎng)站和規(guī)格表上經(jīng)常出現(xiàn)許多不同的術(shù)語。真正重要的是體積準確性和網(wǎng)格分辨率，以及它們?nèi)绾螡M足您的具體需求。
儘管準確性和分辨率的技術(shù)規(guī)格有助於輕鬆快速地比較不同的3D掃描儀，但它們不應(yīng)該是唯一的決定性因素。也應(yīng)該考慮品牌的認證、歷史、軟體、售後服務(wù)等因素。
如果你在選擇3D掃描儀方面有困難，或者對於貴公司的案例（和預(yù)算）實際需要什麼感到不確定?
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參考資料1
參考資料2