技術貼| 反光、透明和黑色物體對三維數據獲取的影響

大部分光學三維掃描儀掃描過程中，
​“光機投射光線到物體表面”與“相機接收物體反射光線“是兩個必不可少的部分。
我們經常說，光學三維掃描儀不能夠直接掃描黑色、
​透明和反光的物體。
在之前的小課堂內容中，也對這個問題的原因和解決方案做過介紹

但是，究其深層次原因，在這篇文章中並沒有展開介紹。 本文，技術工程師Alfred將從原理展開，對於“黑色、
透明和反光物體不能夠直接掃描”這個問題進行分析。

​反光材質

物體之所以看著反光，最基本的原因是物體表面過於光滑，
從而形成了鏡面反射現象。如下圖

現在我們用一個小影片來描述一下鏡面反射對掃描的影響。

通過上面的影片，我們了解到掃描儀的兩個相機無法在同一時間獲取到所需的光信號，
​再結合掃描原理，我們不難明白，此時掃描儀無法正常進行掃描。

透明&半透明材質

​網上對於透明的解釋如下：

我對於透明材質的理解：
​光線照射到物體上不產生反射，且光線穿過物體，少量或部分光線被材質吸收
​（有色玻璃就是除了該種顏色的光外，均被吸收了）。

我們常說，一般的光學三維掃描儀，對於透明和半透明的物體不能夠直接掃描，
都需要使用顯像劑。
透明材質是幾乎沒有任何反射信號，掃描儀無法獲取到足夠光信號。
半透明材質：此處指的不是類似深色玻璃之類材質（深色玻璃仍舊是透明材料，只是透明度略低）。
​半透明材質的形成原因是在生成材料的過程中，混入了氣泡、雜質等，導致光線傳導路徑混亂，毛玻璃採用的就是類似的原理。
因此，對於半透明物體無法直接掃描的原理見如下影片：

對於半透明材質，有兩個原因導致無法直接掃描：
1、反射光信號過弱導致相機接收到的反射光線不足以完成數據獲取。
​ 2、材料中雜質影響反射光線，雜亂的反射光線導致數據不能正確獲取。

黑色（深色）材質

關於黑色材質，因為對光的吸收，導致反射光源信號太少，
從而無法正常掃描。
但我想從另一個角度去解釋為什麼黑色不能掃描。
順帶大家也能理解為什麼在太陽光下，
我們無法掃描了。 我們知道掃描儀在工作時，
會投射特定結構（例如，黑白間隔的條紋光等）的光到物體上，
相機需要採集這些光投到物體上的形狀變化，
​但如果被掃描的物體是深色物體呢？如果外界光線太強，影響了黑白條紋呢？

現在我們來看一個影片：

如影片中介紹的：
在強光下，掃描儀的光機投影的黑白光柵在物體表面會受到強光的影響，
從而無法正常標記關鍵點，因此，即使相機接收到了反射光線，
也無法正確的進行數據的處理。
當物體顏色較暗的時候，投射到物體表面的黑白相間的線條，
白色線條部分會被暗色物體吸收一部分光線，
導致黑白線條的反射光區分不明顯，
​從而無法正確的進行關鍵點標記，因此無法正常的掃描。
順便給大家可以看看世上最黑物質Black 2.0

要是碰上這傢伙，目前的光學掃描儀都無能為力了。

總結
對於反光、透明&半透明、黑色的物體無法直接掃描，
究其原因，都是沒有遵循掃描原理中的一個環節，
即“相機接收到物體的反射光線”，解決以上問題的方案也很簡單粗暴，
只要改變物體的表面屬性，
在表面有一層附著物讓其可以對光機光線進行漫反射從而可以讓相機接收，
​我們一般使用顯像劑來實現物體表面附著。

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