什麼是3D掃描精度、分辨率及點距？

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3D掃描其實很簡單就能上手，但是大家常常會困惑於它的專業術語，讓我們介紹一下3D掃描中的基礎知識啦！什麼是我們常見的3D掃描精度、3D掃描分辨率、3D掃描點距。

簡單來講，3D掃描精度是指3D掃描測量的物體尺寸的準確度，測量值與其真實值的接近程度。

3D掃描分辨率，分辨率其一般定義是圖像可以顯示的清晰度，3D掃描分辨率指的是採集到的模型細節的清晰程度，通常指的是網格分辨率

3D掃描點距是指3D掃描時點雲中兩個數據點之間的距離（點距），點距越小，模型細節越多，出來的模型效果越好。

3D掃描精度是指3D掃描測量中物體尺寸的準確度，測量值與其真實值的接近程度。

3D掃描器的掃描精度一般會涉及到三個術語，準確度（accuracy）、精密度（precision）、體積精度（Volumetric Accuracy），他們究竟分別代表著什麼?

準確度（accuracy）

準確度（accuracy）是指測量結果與真值的接近程度。 ISO稱之爲真實性，對於調校和工業製造等應用來說，準確的數據無疑至關重要，即準確度（accuracy）誤差越小，就越靠近實際對應值。

精密度（precision）

精密度（precision）也稱爲可重複測量精度，是指在相同條件下多次測量的測量值之間的穩定程度。就像運動員射擊目標一樣，優秀的運動員可以持續擊中中心區域，即精密度（precision）誤差越小，多次測量的數據越相近。

準確度（accuracy）與精密度（precision）對3D掃描精度的影響

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準確度（accuracy）如圖所表達，單個掃描測量的小點與真實物體數據（靶心）的接近程度，

精密度（precision）如圖所表達，多次測量的小點的密集距離程度。

當準確度（accuracy）與精密度（precision）兩者都處於優秀狀態時，如右上角的靶圖，那麼出來的效果是相對接近真實的。但除此之外我們還要考慮到體積精度（Volumetric Accuracy），從圖中看，這是一個不斷延伸的測量測試，當你測量的模型不斷變大時，那麼這個測量值也會隨著體積變大而產生誤差。

體積精度（Volumetric Accuracy）

體積精度（Volumetric Accuracy）是一條經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係。

示例：準確度（accuracy）≤0.05mm，體積精度（Volumetric Accuracy）≤0.15mm/m

按照示例，如果你的零件長 2 米，則3D掃描器的精度將為 0.05 + (0.15*2) = 0.035mm。這與單次掃描精度有很大不同！因此，當你要對大型物體（例如汽車）進行 3D 掃描時，體積精度在比單次掃描精度更重要。

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3D 掃描器的精度可能會因溫度、數據完整性、算法和掃描角度等各種因素而有所波動。如何防止精度偏差並獲得最可靠、最準確的 3D 數據非常重要。

1. 溫度

爲了確保最佳的掃描精度，讓3D掃描器預熱並保持穩定的溫度至關重要。溫度穩定後，掃描前應進行校準，以達到最佳的精度。預熱、穩定溫度、校準和掃描的這一順序將產生最準確的結果。

2. 數據完整性

數據的完整性是影響準確性的重要因素。不完整的數據可能會導致結果不準確或失真，從而損害3D數據信息的整體質量。因此，爲了獲得最準確的結果，確保數據的完整和真實非常重要。

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3. 算法

從校準到數據處理，算法在3D數據信息採集中發揮着至關重要的作用。它是一組複雜的計算方式，可確保掃描對象的精確重建。校準也是該過程的重要組成部分，確保掃描器的準確性讓算法正確工作從而提供掃描過程中必要準確的數據。

4. 掃描角度

確立被掃描物體的定位與角度對於獲得準確、完整的3D數據至關重要。理想情況下，掃描器應儘可能垂直放置於物體之上。這種定位有助於掃描器更準確地提取標記，從而獲得更準確的3D數據。

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分辨率可意味著許多不同的東西，具體取決於你所談論的內容（攝影、電影攝影、打印……），分辨率其一般定義是圖像可以顯示的清晰度，3D掃描分辨率指的是採集到的模型細節的清晰程度，通常指的是網格分辨率。

例如，對於屏幕，分辨率與可用於重新創建圖像的像素關聯。像素越多，分辨率和圖像質量就越好（圖像看起來越清晰）。我們可以通過下面的圓形示例清楚地看到這一點：

Image source：Research Gate (Ivan Terol-Villalobos)

3D掃描點距是指3D掃描時點雲中兩個3D數據點之間的距離（點距），點距越小，模型細節越多，出來的模型效果越好。

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大多數情況下，3D掃描器規格表中的“分辨率”或“3D 分辨率”是指生成的網格分辨率。網格的分辨率一般通過點距去衡量，即點雲中兩個 3D 數據點之間的距離（點距），網格的點越靠近，那麼整體呈現的清晰度就越高。點對點距離有時也稱為“點間空間距離”或“點距離”。

點距也可以用 PPS（每次掃描的點數）來衡量。網格包含的點越多，它看起來就越平滑、越詳細。這可以與2D打印質量進行比較，其中文件包含的 PPI（每英寸點數）越多，打印越清晰。

結論

3D掃描器製造商有許多不同的術語，希望這次介紹讓大家更能了解3D掃描器的基本術語。

3D掃描精度是指3D掃描測量的物體尺寸的準確度，測量值與其真實值的接近程度。它主要與3D掃描器上的準確度（accuracy）、精密度（precision）、體積精度（Volumetric Accuracy）相關聯，同時也會受到溫度、數據完整性、算法和掃描角度等各種因素而有所波動。

3D掃描的點距是可以調節的，不建議盲目的使用小點距，我們需要從實際出發，雖然點距越小，模型細節越多，出來的模型效果越好，但是相應模型處理的時間也會增長，所以要合理選擇相應點距。