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小红科普课堂：结构光科普篇汇总，干货知识一文看懂！
应用案例
2025.09.01
三维扫描仪通常采用多种类型的光源，包括激光、LED、红外VCSEL光源等。然而，若直接将非编码光源投射至物体表面，难以实现高精度的三维重建。为提高图像匹配的精度与准确性，需对光源进行结构化编码。
所谓结构化编码，是指将光源调制为具有特定空间分布的图案，如条纹、光栅或散斑等。这类经过编码的光束被称为“结构光”。根据图案形态的不同，结构光主要可分为三类：多线结构光、光栅结构光（条纹投影技术）和散斑结构光。
多线结构光，顾名思义即是将光源投射形成交叉或平行等多线状光源。目前市面上大多数的多线结构光扫描仪采用的光源是激光光源。因为激光的定向能力非常优秀，可以显著减少光线散射；而且它的亮度足够强，可以在复杂环境下规避干扰。
而激光高亮度、高定向性的优势作用于三维扫描仪，呈现出来的的第一大核心优势就是高精度。激光的高定向性使其在传播过程中极少出现散射的情况，可以精准的投射到物体表面实现高精度测量。比如，先临三维的FreeScan系列激光手持三维扫描仪精度可达0.02mm，可满足工业高精度的测量需求。同时，激光的高亮度可以规避环境光的干扰，使激光三维扫描仪在户外环境下也可以正常作业。而且由于它的能量强且高度集中，对于黑色、反光等特殊材质物体适应性也比较强。多线激光三维扫描仪高精度，强通用性等优势，使其可广泛应用于各制造业领域。
光栅结构光（条纹投影技术），是通过投射具有周期性条纹结构的光栅图案到物体表面上，然后利用相机或传感器捕捉反射或变形后的图案，实现对物体表面形状和结构的测量和重建。
目前市场上主流的高精度光栅结构光三维扫描仪，往往采用的是蓝光光源。比如先临三维的OptimScan系列设备，采用的是窄带蓝光光源，其波长较短，一方面低刺激的波长对于人眼更加友好，长时间作业也不会增加眼部疲劳感，且可有效过滤周围环境光干扰。另一方面通过光栅结构光技术（条纹投影）将蓝光投射成高密度编码条纹，结合专用的信号处理算法，可将微小的条纹形变换算成微米级的高度变化，搭配高分辨率的工业相机，在数据采集和处理环节都能实现优异的细节还原。除了细节还原表现优异外，精度表现也非常稳定，OptimScan系列设备精度最高可达4微米（OptimScan 13M），适用于对精度和细节要求极高的三维测量场景，如3C电子、汽车工业、民用航空、精密模具等精密制造领域。
与光栅结构光相似，散斑结构光是向物体投射散斑图案，然后通过双目相机同步采集图像，最后运用三角测量原理重建物体的三维形貌。
散斑结构光技术具有两大显著优势：第一是不需要贴点，散斑结构光投射在特征丰富的扫描物体表面时，会形成无数不规则分布的干涉图案（即散斑），而这些散斑图案具有唯一性和高对比度，相当于在物体表面自动生成数百万个虚拟"特征点"，因此不需要贴点就可以快速扫描，节省了贴点、撕点的时间。二是它可以一次性投影整个散斑图案并进行捕捉，单次采集覆盖范围大，扫描速度比较快，但是细节捕捉能力没有光栅结构光、多线结构光强。非常适合中大型样件的快速数据采集，比如像大型家具、艺术美陈、产品外观数据获取等精细度要求不高的应用场景。
不同的结构光技术各具优势，可满足多样化的三维扫描需求：多线激光具备高亮度与强定向性的特点，在高精度工业检测及复杂工况作业方面表现卓越，广泛适用于制造业领域；光栅结构光（条纹投影技术）在细节还原和微米级测量领域优势显著，适用于对中小型物体精度和表面细节要求极高的应用场景，如精密制造业；散斑结构光凭借高效且无需贴点的特性，在大尺寸物体的快速建模中发挥着关键作用。
了解了这些结构光的分类与特点，是不是对三维扫描技术的理解更深入啦？在实际选择设备时，大家可以根据具体的应用场景、精度要求和效率需求，选择最适合的结构光技术哦！如有更多疑问，欢迎在评论区留言，小红老师会继续为大家解答~
