1 3D扫描仪的分类及原理
1.1 3D扫描仪分类
3D扫描仪的种类较多，有移动式和固定式之分、接触式和非接触式之分等，图1是以接触式和非接触式进行分类的[4]。
从点云数据的采集方法和便捷上来考虑，非接触式的采集方法既具备了速度快又具备精度高的优点，因而在逆向设计应用中最广泛，本文选用了HandySCAN 3D非接触式扫描仪进行点云数据的采集，外形如图2所示。
1.2 3D扫描仪激光测距的基本原理
建立多个坐标系，通过坐标系之间的关系来求某一坐标系的未知点。首先以（u,v）表示扫描仪内部坐标系的坐标，再以（x,y）表示被扫图像的坐标系的坐标，原点定义在扫描仪光轴与图像的交点。若u、v在扫描仪内部坐标系中的坐标为（u0,v0）,每一个点在x轴与y轴方向上的坐标为sx、sy,则图像中任意点在两个坐标系下的坐标有如下关系[5]。
为后续计算方便，将上式用齐次坐标和矩阵形式表示为：
扫描仪成像几何关系如图3所示，其中O点为扫描仪内部激光源的光心，过O点作垂直于图像平面的直线为ZC轴称为扫描仪的光轴，光轴与图像平面的交点，称为图像坐标系的原点O1，过O点的坐标轴XC轴和YC轴与过O1点的坐标轴X轴和Y轴分别平行。由点O与XC、YC、ZC轴组成的直角坐标系称为扫描仪内部坐标系。
