手持式3D掃描器光源：雷射線與結構光與紅外線三者差異

手持式3D掃描器通常屬於以下三類之一：雷射、結構光或紅外線。
​但是這些技術之間的主要區別是什麼？

手持式3D掃描器適用於廣泛的應用。因其便攜性和多功能性，這些緊湊型設備可用於掃描各種物體，例如車輛、戶外考古遺址，甚至人。
手持式掃描器具有如此多的潛在用途，因此3D捕獲和計量市場現在為買家提供了不同的選擇。型號範圍從入門級到專業級、工業級，可輕易找到適合自己工作領域功能的掃描器。手持式掃描器也不意味著品質上的妥協：許多便攜式掃描器的性能優於靜態或台式掃描器。
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但重要的是並非所有手持式3D掃描器都以相同的方式工作。事實上不同型號的掃描器光源技術可能完全不同。一些掃描器使用雷射線來捕獲3D數據，另一些使用結構光投影，還有一小部分產品使用不可見的紅外光來克服特定的掃描挑戰。

本篇著重於手持式3D掃描器的三種非接觸式掃描技術之間的區別，討論了每種技術的一些最重要的優點、缺點和應用。

手持式雷射3D掃描器

雷射3D掃描使用一種稱為三角測量的技術。此類掃描器將雷射（通常為紅色或藍色）照射在被掃描物體上，在物體表面形成一個雷射點，而相機或傳感器（位於距雷射發射器固定距離處）捕獲雷射的位置點。相機、發射器和雷射點形成一個三角形。
雷射點將出現在相機視野的不同區域，具體取決於被掃描物體的表面與雷射發射器的距離。掃描器可以根據雷射發射器和相機的相對位置和角度計算出這個距離，一旦捕獲到足夠的掃描數據，就可以確定被掃描物體的整個表面幾何形狀。
對於手持式雷射掃描器，掃描器還必須能夠確定自己的位置（因為它經常被操作員移動）。這可以使用內部或外部追蹤系統來實現。

手持式結構光3D掃描器

結構光3D掃描的工作方式與雷射掃描不同。使用這種掃描技術，該設備將窄帶光投射到被掃描物體的表面上。這些帶通常是多組平行線或其他圖案。
與其他類型的掃描技術一樣，結構光掃描使用一個或多個距離光源不遠的相機。相機的作用是捕捉投射到被掃描物體表面時的投射光模式：相機鏡頭將看到變形的線條組（拉伸、加寬、彎曲、靠近或遠離等），具體取決於物體表面的形狀。通過一系列計算，掃描器可以使用變形的光線計算出被掃描物體的位置、大小和形狀。
結構光掃描器的光源通常會發出白光或藍色LED光，因為這種光可以控製到高精度。結構光掃描器通常沒有追蹤系統，而是在掃描對像上使用標記，幫助掃描軟體識別不同快照重疊的位置。

結構光手持式3D掃描器用途廣泛，某些型號（如 Shining 3D 的 EinScan Pro HD）能夠提供彩色掃描，從而開闢了許多可能性。但不建議在明亮的環境中使用結構光掃描器，因為如果存在其他光源，相機將難以識別光帶。

手持式紅外線3D掃描器

一種不太常見但仍然很重要的3D掃描器光源類型是紅外線。紅外線是肉眼看不見的一種電磁輻射，波長比可見光長。
紅外掃描器通常以與結構光掃描器類似的方式工作。然而，投射光是肉眼不可見的，必須使用不同類型的相機來捕捉照射到被掃描物體上的紅外光。雖然通常比可見光掃描更慢且更不准確，但紅外光掃描提供了一些優於其他技術的重要優勢。
紅外掃描最常見的應用之一是人體掃描，這在醫療診斷、VR 捕捉和時尚等領域很常見。由於紅外光肉眼不可見，因此可用於掃描面部而不會引起眼睛不適。此外，它不會在光亮的表面造成反射，因此適合掃描頭髮等複雜紋理。

手持式混合式光源3D掃描器

示例產品：EinScan H（結構光+紅外）、EinScan HX（結構光+雷射）
市場上一些最強大的手持式3D掃描器在一台設備中結合了多個光源。這使用戶可以輕鬆地減輕一種光源的缺點。
混合掃描器的一個例子是 Shining 3D 的 EinScan H，它結合了結構光和紅外掃描功能。混合掃描器面向需要同時掃描人臉（使用對人眼安全的紅外掃描模式）和各種其他物體（可以使用結構光投影以更高分辨率捕獲）的用戶。
一些3D掃描器，例如 EinScan HX，結合了結構光和雷射掃描。儘管雷射掃描功能不如獨立雷射掃描器（如 FreeScan UE）全面，但混合設置使用戶能夠結合兩種技術的優勢，例如使用結構光硬體捕獲彩色表面以及使用雷射硬體捕捉閃亮表面。
FreeScan UE 等混合掃描器的主要優勢之一是能夠通過在掃描模式之間快速切換，將來自不同掃描技術的數據組合到同一點雲中。

關鍵考慮因素

三種掃描光源中的每一種都有其自身的優勢，並且每一種都能夠捕獲專業品質的掃描。

考慮到這一點，購買手持式3D掃描器時可能很難在不同技術之間做出選擇。總而言之，雷射掃描和結構光掃描器的功能有很多重疊之處。兩者都使用主動光源和相機來捕獲掃描數據，並且都能夠在適當的條件下實現高分辨率掃描。總的來說，這些技術比坐標測量機和攝影測量系統等有更多共同點。

計劃在各種室內和室外環境中使用手持掃描器的專業人士可能更喜歡雷射掃描器，而希望能夠在受控環境中對小物體進行詳細掃描的專業人士可能更適合結構光掃描器。這些型號也往往比雷射掃描器便宜。正如我們所提到的，紅外光掃描器在手持掃描領域佔據的領域較小，但當然也有其用途。
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預計為各種應用部署3D掃描器的用戶當然可能會喜歡混合掃描器，因為它們結合了不同的技術，往往會提供最廣泛的潛在應用。