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3Dレーザースキャナーについて解説(3Dレーザースキャナーってなに?編)

最近、3Dレーザースキャナーの話題を耳にすることが多くなりました。
しかし、3Dレーザースキャナーと言われてもいまいちピンときませんよね?
3Dレーザースキャナーの種類や活用事例をいくつか紹介しましたが、そもそも3Dレーザースキャナーってどんなものなのでしょうか。
というわけで今回は3Dレーザースキャナーについてご紹介したいと思います。

3Dレーザースキャナーとは?

3Dレーザースキャナーはスキャナーという名前の通り、現実世界にある対象をスキャニングしてデジタルデータとして取り込むことができる機械です。
みなさんの家庭などによくあるスキャナー付きの複合プリンタを想像してみていただければわかりやすいかもしれません。
プリンタのスキャナーは紙や原稿に書いてある情報を読み取り画像データとしてパソコンに取り込んでくれます。
このように、プリンタのスキャナーは紙の表面の平面情報をスキャンしデジタル化する機能をもった機械です。
同じように3Dスキャナーは3Dつまり立体の情報をスキャンすることができます。2Dのスキャナーは取り込んだ情報を画像データとして取得してくれますが、3Dスキャナーの場合は取り込んだ情報を3Dデータ(点群データ)として取得してくれます。

どうやってスキャンするのか

3Dレーザースキャナーで取得する三次元データは点群データといいます。点の群れという名前の通りたくさんの点の集めたデータで、空間座標という点を集めています。
スキャナーは回転しながら一秒間に数十万本以上のレーザー光線を発射し、360°すべての物体との距離を測ることで立体を浮かび上がらせます。
紙に鉛筆でひたすら点をうって絵を描くことを想像してみてもらえば分かりやすいかもしれません。大量の点の集合で凹凸などを再現することができます。

スキャンの原理

以前測定原理をご紹介しましたが(リンク)レーザーつまり光を利用して測定しています。
人間の目は物にぶつかって反射した光を捉えることで物体を認識していますが、レーザースキャナーも同じように光の反射を利用しています。
レーザーが物にぶつかって反射して返ってくるまでの時間で計測する「タイムオブフライト方式」やレーザーが物にぶつかった時にどういった反射の仕方をするかを調べて計測する「フェイズシフト方式」といった方法で計測が可能です。
ちなみに色のデータの取得にはデジタルカメラを使っています。レーザー発射装置の同軸にデジタルカメラが搭載されていて点群の取得と同時にデジタルカメラで色データを取得することで点群に色を付けることができます。

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