三維掃描儀（3D scanner）是一種科學(xué)儀器，用來(lái)偵測(cè)并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何構(gòu)造）與外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等性質(zhì)）。搜集到的數(shù)據(jù)常被用來(lái)進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中創(chuàng)建實(shí)際物體的數(shù)字模型。這些模型具有相當(dāng)廣泛的用途，舉凡工業(yè)設(shè)計(jì)、瑕疵檢測(cè)、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)引、地貌測(cè)量、醫(yī)學(xué)信息、生物信息、刑事鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等等都可見(jiàn)其應(yīng)用。三維掃描儀的制作并非仰賴(lài)單一技術(shù)，各種不同的重建技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，成本與售價(jià)也有高低之分。目前并無(wú)一體通用之重建技術(shù)，儀器與方法往往受限于物體的表面特性。例如光學(xué)技術(shù)不易處理閃亮（高反照率）、鏡面或半透明的表面，而激光技術(shù)不適用于脆弱或易變質(zhì)的表面。

三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的點(diǎn)云（point cloud），這些點(diǎn)可用來(lái)插補(bǔ)成物體的表面形狀，越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建更精確的模型（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)做三維重建）。若掃描儀能夠獲取表面顏色，則可進(jìn)一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖，亦即所謂的材質(zhì)印射（texture mapping）。

三維掃描儀可類(lèi)比為照相機(jī)，它們的視線范圍都呈現(xiàn)圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測(cè)量的是距離。由于測(cè)得的結(jié)果含有深度信息，因此常以深度視頻（depth image）或距離視頻（ranged image）稱(chēng)之。

由于三維掃描儀的掃描范圍有限，因此常需要變換掃描儀與物體的相對(duì)位置或?qū)⑽矬w放置于電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)（turnable table）上，經(jīng)過(guò)多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個(gè)片面模型集成的技術(shù)稱(chēng)做視頻配準(zhǔn)（image registration）或?qū)R（alignment），其中涉及多種三維比對(duì)（3D-matching）方法。

點(diǎn)云

在逆向工程中通過(guò)測(cè)量?jī)x器得到的產(chǎn)品外觀表面的點(diǎn)數(shù)據(jù)集合也稱(chēng)之為點(diǎn)云，通常使用三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所得到的點(diǎn)數(shù)量比較少，點(diǎn)與點(diǎn)的間距也比較大，叫稀疏點(diǎn)云；而使用三維激光掃描儀或照相式掃描儀得到的點(diǎn)云，點(diǎn)數(shù)量比較大并且比較密集，叫密集點(diǎn)云。

點(diǎn)云概念

點(diǎn)云是目標(biāo)表面特性的海量點(diǎn)集合。

根據(jù)激光測(cè)量原理得到的點(diǎn)云，包括三維坐標(biāo)（XYZ）和激光反射強(qiáng)度（Intensity）。

根據(jù)攝影測(cè)量原理得到的點(diǎn)云，包括三維坐標(biāo)（XYZ）和顏色信息（RGB）。

結(jié)合激光測(cè)量和攝影測(cè)量原理得到點(diǎn)云，包括三維坐標(biāo)（XYZ）、激光反射強(qiáng)度（Intensity）和顏色信息（RGB）。

在獲取物體表面每個(gè)采樣點(diǎn)的空間坐標(biāo)后，得到的是一個(gè)點(diǎn)的集合，稱(chēng)之為“點(diǎn)云”(Point Cloud)。

點(diǎn)云的格式：*.pts; *.asc ; *.dat; *.stl; *.imw; *.xyz; *.ply; *.pcd

結(jié)構(gòu)光

結(jié)構(gòu)光是一組由投影儀和攝像頭組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。用投影儀投射特定的光信息到物體表面后及背景后，由攝像頭采集。根據(jù)物體造成的光信號(hào)的變化來(lái)計(jì)算物體的位置和深度等信息，進(jìn)而復(fù)原整個(gè)三維空間。

三維掃描儀分類(lèi)為接觸式（contact）與非接觸式（non-contact）兩種，后者又可分為主動(dòng)掃描（active）與被動(dòng)掃描（passive），這些分類(lèi)下又細(xì)分出眾多不同的技術(shù)方法。使用可見(jiàn)光視頻達(dá)成重建的方法，又稱(chēng)做基于機(jī)器視覺(jué)（vision-based）的方式，是今日機(jī)器視覺(jué)研究主流之一。

逆向工程

逆向工程，是一種技術(shù)過(guò)程，即對(duì)一項(xiàng)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能性能規(guī)格等設(shè)計(jì)要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品。逆向工程源于商業(yè)及軍事領(lǐng)域中的硬件分析。其主要目的是，在不能輕易獲得必要的生產(chǎn)信息情況下，直接從成品的分析，推導(dǎo)出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理。 逆向工程可能會(huì)被誤認(rèn)為是對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嚴(yán)重侵害，但是在實(shí)際應(yīng)用上，反而可能會(huì)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)所有者。例如在集成電路領(lǐng)域，如果懷疑某公司侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以用逆向工程技術(shù)來(lái)查找證據(jù)。

文化資產(chǎn)

透過(guò)3D掃描可將各種對(duì)象進(jìn)行記錄，小至各種文物、藝術(shù)品，大至歷史建筑、街區(qū)建筑甚至整體都市環(huán)境，都可以透過(guò)掃描數(shù)字化，作為文化資產(chǎn)之應(yīng)用，可分為以下幾種用途：

* 記錄樣貌

* 未來(lái)修復(fù)之依據(jù)

* 實(shí)體復(fù)制