1．目的及意义

1.1 研究目的及意义

3D传感技术，自去年苹果iPhone X问世，提供Face ID人脸解锁的3D立体影像感测技术以来，就成了大热门，3D视觉传感器具有广泛的用途，比如多媒体手机、网络摄像、数码相机、机器人视觉导航、汽车安全系统、生物医学图像分析、人机界面、虚拟现实、监控、工业检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文观察、海洋自主导航、科学仪器等等。这些不同方向应用均是基于3D视觉图像传感器技术。3D传感器的设计涉及到仿生学、图像处理技术、图像采集技术、立体显示等多个学科，具有广阔的发展前景，且蕴藏着巨大的商机。国家“十三五规划纲要”在战略性新兴产业发展行动中明确指出培育新型显示、先进传感器等作为新的经济增长点。

3D传感技术在智能手机用户中很流行吗？它会是未来每一支智能手机的必备功能吗？答案是还没有。当今智能手机业者的共识是——现在仍然是3D成像“时代”的早期阶段。然而3D传感是昙花一现，亦或是未来智能手机的标配，这将取决于安卓手机。3D传感模块的市场反响和可用性将成为安卓手机是否采用该技术的关键决定因素。现有阶段，我们认为去判断面部识别是否会成为手机标配还为时过早。如果客户不能给予正面反馈，安卓阵营就不太可能效仿。

1.2国内外研究现状

据麦姆斯咨询报道，苹果公司在iPhone X手机中引入3D传感模块，并在其A11仿生芯片中加入的“神经网络引擎”。3D传感模块帮助记录3D数据，A11芯片能处理大量数据，帮助iPhone X学习并识别各种面部细节和表情。即使用户的外貌发生变化，这些模块也能确保正确识别，使得伪造变得更加困难。iPhone X内置的3D传感模块不仅增加了面部识别的准确性，也增强了手机的相机性能和增强现实（AR）体验。

显然，Apple采用3D传感技术后，Face ID（面部识别）替代了指纹识别。正如Yole所说，iPhone X中的3D传感应用程序已经实现了“轻松解锁”、“通过面部识别实现安全性”、“游戏”（如“阿凡达”）以及“变体”，包括在Facebook、Snapchat和Instagram的实时过滤器（AR，面部“移植”）。

简而言之，结构光和ToF技术是目前可用于深度传感的两种不同方案。结构光解决方案通过将已知图案投影到目标物体上来进行3D扫描。当光线照射到物体上时，图案会产生畸变。结构光解决方案分析已知图案的畸变以获得深度信息。ToF解决方案通过调制光源照射场景，测量发射光和反射光之间的时差或相移并将其转换为距离。

虽然苹果选择结构光技术作为前置3D摄像头作为3D成像时代的起点，但Yole确信前置3D传感模块“未来可能会向ToF技术发展”。在Cambou看来，ToF技术“在阳光直射更可靠，对计算需求低”。

iPhoneX的3D传感模块可以捕捉深度数据，使得iPhoneX光源处理能力变得更强。因此，即使是最基本的前置摄像头（700万像素），也可以提供人像模式和人像照明等功能。

人像照明不同于滤镜。相反地，它提供基于实际亮度的实时分析和模拟。此外，iPhoneX的红外摄像头能够捕捉更多的深度数据，相比仅嵌入广角和长焦镜头的iPhone8Plus，其AR功能更突出。简而言之，iPhoneX已经具备3D摄像头概念，而市场上大多数竞争对手的智能手机还停留在记录2D信息的阶段。{title}

2. 研究的基本内容与方案

{title}三维激光扫描机扫描软件的需求分析，包括功能需求分析和用户需求分析。对扫描软件进行了总体设计，包括软件平台和开发工具的选择、软件的模块分析、软件系统框架设计、软件内存管理方法设计等，最后分析了三维激光扫描软件实现的关键技术和主要模块。 分析实现Windows平台工业控制软件实时性的方法，重点研究多线程技术、时间基准控制方法、Windows平台下中断的技术和实现方法，并通过实验比较不同方法的优缺点，提出了一种综合运用中断、多线程和定时器的技术方案，并说明了实现的方法。论述了离散数据点的三维显示在三维激光扫描机软件中的重要性，提出了利用OpenGL技术实现离散数据点的三维显示的方法，详细说明了实现的过程和效果，最后还介绍了利用数据点的三维显示进行噪声点剔除的实现。通过分析基于激光点光源的曲面测量方法，详细设计了三维激光扫描软件的扫描控制模块，包括扫描模式的设计、扫描路径的设计、以及边界的自动跟随测量的设计。结合CAD系统中标准数据接口的重要性，介绍了IGES格式作为中间图形数据格式的优点，详细分析了IGES的数据格式，最后阐述了IGES格式数据接口的具体实现方法。详细介绍了三维激光扫描机的硬件研制，对系统运动控制器、精密伺服系统、精密机械系统、激光测头等硬件部件作了描述，对软件的主要界面、功能进行了说明，最后通过测量实例验证了所开发软件的实际应用效果。3. 参考文献

[1] Digital Image Processing. Gonzalez R C,Woods RE. 2002