2025年度最佳面部3D扫描仪
随着智能手机搭载摄像头的普及，面部3D扫描变得更加简单，能够创建虚拟头像或3D打印成新奇物品。但是，面部扫描不仅仅是为了好玩。升级到专业级设备后，你可以在现实世界通过软件创建超精确的人脸模型。
许多面部扫描技术已经深入我们的日常生活，以至于我们没有注意到它的存在。需要种植牙齿？诊所可能会扫描你的口腔。购买的新iPhone也同样具备面部验证功能。最近是否看过身历其境般的电视或电影动画？你可能会对其中3D面部扫描技术制作的CGI感到震撼。
如果想进一步了解该项技术的应用，请继续阅读本文。我们将详细介绍它的工作原理、何时应该考虑升级到专业的3D面部扫描仪，以及它在行业中的应用。
面部扫描：不仅仅是新奇事物
简单来说，对人进行3D扫描似乎很有趣。拿出智能手机下载一个应用程序，给朋友的面部拍照，再将有趣的效果应用到生成的3D模型中。你甚至可以将其导出进行3D打印，这样就获得了一个小雕像。但深入研究后，你会发现这项技术的用途远不止于此。
3D面部扫描不断在现实世界中应用的案例。虽然并没有广为人知，但许多人每天都在使用这项技术。2017年开始iPhone手机就具备了FaceID功能，这是一项基于Artec 3D扫描算法的功能，它能够根据扫描数据库检查你的面部信息，从而授予访问设备的权限。
重点
智能手机是业余玩家的好帮手，但若想获得更多，你需要专业的3D扫描仪。
3D面部扫描技术不仅应用在智能手机上，在其他行业中也不断发展。例如，在CGI领域，电影工作室已经开始使用该项技术对演员进行数字化处理，将他们变成电影或电子游戏中的角色。因其极高的准确性，高端设备还可用于医疗保健、面部或身体矫形定制等领域。
甚至连白宫也采用了该项技术，使用逼真的3D扫描巴拉克·奥巴马总统为美国领导人制作了第一张3D总统肖像。
当然，并不是所有的3D面部扫描仪都一样，有些应用对于刚刚接触这项技术的人来说是遥不可及的。因此，首先让我们来看看消费类设备可以实现哪些功能，然后再来谈谈更专业的扫描仪。
用作3D扫描仪的智能手机
如今所有的智能手机都配备了高分辨率摄像头与应用程序的兼容性，面部扫描识别技术已从小众变转向主流化。
与专业扫描仪一样，智能手机所能达到的3D模型细节水平取决于你所使用的流程、硬件和软件。如果你在2020年以后购买了iPad Pro或是iPhone 12 Pro以及更高版本，那么你的设备具备了两个摄像头：一个是用于FaceID的TrueDepth摄像头，另一个是光探测和测距LiDAR摄像头。
前者能将数千个红外点投射到人脸，分析并创建其特征的深度图，而LiDAR的用途则更为广泛。该技术的工作原理是测量脉冲激光从物体表面反弹回来所需的时间。利用激光雷达和Scaniverse或Polycam等应用程序，你可以将从家用物品到人脸的任何东西进行高分辨率数字化，但几何捕获能力有限。
安卓手机硬件因型号而异；许多相同的应用程序都能在这些手机上运行，但摄像头的分辨率会影响网格的清晰度和细节。如果你愿意尝试其他小工具，如Xbox Kinect摄像头也可以用作扫描仪。它们比智能手机更善于捕捉人像，但准确度和精确度不如专业设备。
重点
虽然智能手机扫描能够捕捉鲜艳的色彩，但缺乏精细的细节。如果去除纹理，你看到的就不是一张人脸，而是毫无特征的人体模型。
通过一些方法可以优化智能手机扫描。首先，应确保扫描的地方光线均匀，以免阴影破坏扫描结果。准备就绪后，最好绕着目标人物走一圈，以耳朵为起始进行扫描。还应该确保他们坐在或站在单色的背景前面，这样相机的深度传感器就能更容易地区分面部和背景。
所以智能手机摄像头的功能有局限性。虽然可以创建色彩鲜艳的3D面部孪生，但这些模型并不具备足够的几何数据，因此仅供娱乐，并不能实现其他功能。
摄影测量如何融入其中？
如果你的智能手机不具备LiDAR功能，仍然可以对面部进行数字化，只不过是利用摄影测量。使用任何相机，从不同角度为人物或物体拍摄多张重叠照片，然后通过专用软件生成纹理3D网格。同样的，硬件也会影响结果。
虽然智能手机摄影测量可以生成可接受的网格，但如果需要更多功能，则需换成无反光镜相机或可更换镜头的数码单反相机。高级的相机不仅能在照明条件不佳的情况下更好地工作，还能提供更多对焦选择。
你只需参考CGI行业中摄影测量模型的质量，就会发现其中的差别，因为他们不可能用手机进行数据采集。
换言之，如何使用该技术，拍摄数十张照片都要花费几分钟的时间，这比3D扫描要慢的多。如果以捕捉展台的形式部署，将变得非常笨重，因此在CGI摄影测量与3D扫描的对比中，后者显然在速度和便利性上更胜一筹。
最佳专业3D扫描仪
Artec Eva
如今，许多专业3D扫描仪都是针对特定的使用情况而设计的，如果你正在寻找一款面部扫描全能型设备，Artec Eva绝对是不二之选。这款结构光扫描仪重900克，虽比智能手机重，但较于同类产品要轻得多，而且操作灵活，可以快速、轻松地捕捉面部特征。
Eva扫描面部最快只需5-10秒，但它真正优于摄影测量的是分辨率。该设备能够捕捉小至0.2毫米的面部细节，生成的纹理模型足以反映人体解剖结构。如果你只是为了创建展示项目而进行扫描，确实是大材小用，但在医疗等领域，恰恰是不可或缺的。
土耳其AVSAR美容外科诊所就是一个经典案例。Avşar博士利用3D扫描技术制作整形手术面具，精确呈现了患者术后的样子。以前，制作模型非常费力，并且缺乏细节，因此诊所很容易被冠以手术没有达到宣传效果的评价。但是，自从Avşar博士采用了Eva，患者就能做出更明智的决定。
Artec Leo
要想将Eva的精确性与手机扫描的速度和自由度相结合，更先进的结构光Artec Leo提供了独特的替代方案。作为市场上唯一一款由AI驱动的无线扫描仪，Leo比消费类设备更精确地捕获人像，并且还具有全自动一键拍摄功能。
重点
Artec Leo与Eva采集的面部扫描分辨率远高于智能手机——这意味着它们能够用于重要的医疗应用。
与其他的专业3D扫描仪相比，该设备除了内置显示屏外，更易于使用，况且其他专业3D扫描仪还需要用户使用线缆连接电脑。Leo扫描速度高达3500万点/秒，比其他手持式扫描仪都要快，只需几秒钟就能完成面部数字化。
如此快速的扫描速度也不会影响对细节的捕捉。在HD模式下，Leo能以0.2毫米的分辨率捕获最细微的面部特征，提供极其逼真的扫描。启动该模式还可以重建面部毛发--智能手机在这方面往往会困难重重，导致面部模型的胡须看起来更加泡沫化。
Artec Spider II
在医疗规划、种植牙生产和考古学数字化等领域进行处理超精细公差时，精度0.05毫米、分辨率0.05毫米的Artec Spider II就是理想的解决方案。
重点
Spider II 能精确捕捉面部细节，如眼部轮廓深度、鼻子形状和皮肤瑕疵。
数字化面部可能比Eva或Leo花费的时间稍长，但是你将得到更逼真的3D模型，连面部最细微的凹凸和皱纹都能看得一清二楚，所以40秒又算什么呢？事实证明——视觉特效专家将Eva与Spider II配合使用为电视剧《Sleepy Hollow》创建了一个栩栩如生的怪异CGI角色。
在文物研究领域，Spider II以令人难以置信的精度重建了一万年前的老人脸孔。虽然他的遗骸早在100多年前就被发现，但只有当Spider II的技术出现时，中石器时代的穴居人才得以如实地再现，并在欧洲各地的博物馆中展出。
Artec Studio
Artec Studio是一款理想的专业级扫描数据采集和处理软件，让高分辨率Artec 3D扫描变得快速而简单。如果你是面部扫描的新手，软件的智能模式非常适合将众多传统的手动编辑步骤自动化，最终只需1-2分钟即可完成从扫描到网格的整个过程。
使用Artec Studio，还可以将来自不同设备的扫描结果合并到一起。在实际操作中，你可以使用Eva或Leo快速捕捉人脸，然后一键将该数据与分辨率更高的Spider II扫描数据合并，从而获得更逼真的效果。
在扫描人脸等移动物体时，Artec Studio也有绝招。在扫描人物时，软件的算法会对难以避免的细微动作进行补偿，尤其是躁动不安的儿童，因为他们很难保持静止不动。
在其他方面，该软件还能利用AI捕捉瑕疵等细节，而HD模式（Leo和Eva均支持）则能轻松将扫描的头发数字化。如果你需要创建色彩特别鲜艳的3D面部模型，Artec Studio甚至可以将扫描与摄影测量相结合，实现真正的流行纹理。
在介绍应用领域之前，我们先来了解一下面部扫描技术，以及如何获得最佳效果。
如何进行面部3D扫描
所使用的技术不同，工作流程也不同。智能手机LiDAR扫描通常只需下载一个应用程序并按照说明操作即可。虽然它生成的网格质量较低，但其过程本身与专业3D扫描类似：在绕着人物走动之前对其进行定位，边走边对其面部进行数字化。
这种核心工作流程意味着你可以采取某些步骤来全面改善结果。在开始之前，确保被数字化的人物与最近的光源保持相等距离，以防产生阴影，最好留出1.5米左右的空间。
为了限制面部表情的变化，让他们将注意力集中在视线正上方的一个点上，同时不要忘记提醒不能说话或大笑。志愿者最好摘掉眼镜，因为眼镜会反射扫描仪的光线。你可以随时将任何面部配饰单独数字化，稍后再做添加。
开始扫描后，最好快速进行以避免表情变化，以耳朵为起始，根据需要倾斜，同时将每个区域进行一次数字化。使用高端设备，能够在几秒钟内完成详细的身体扫描，或者直接进行编辑。Artec Studio为你提供了一系列编辑工具，考虑到轻微的抖动，可以对齐多个扫描。
如果有疑虑，记得要求被扫描者：
- 将视线集中在正上方的点
- 采取稳定、舒适的姿势（尽量减少移动）
- 不要笑，尽量不要移动面部，对快速扫描会有帮助！
- 摘掉眼镜等配饰，可以稍后添加
- 在扫描时要放松，以耳朵为起始，然后以弧形动作围绕头部扫描
请记住：由于面部肌肉很容易受到运动的影响，所以每个部位只扫描一次！
无论你使用的是手机还是高端相机拍摄的图像，其中许多技巧中都可以应用到摄影测量中，但光线和背景也可能会影响质量。也就是说，你不仅要解决这些问题，还要处理镜头校准、模糊和图像重叠等问题，而这些问题都可以通过专业3D扫描来解决。
重点
对面部进行数字化的速度越快，问题就越少。速度和技术是关键，而这正是Artec 3D扫描仪的优势所在。
应用领域
人脸识别
人脸识别也许不是人们首先想到的面部扫描应用，但却是迄今为止最广泛的应用。自2011年以来，智能手机开发商已普遍将人脸识别作为一项安全功能。该技术通常由AI驱动，通过虚拟扫描数据库检查人脸特征。
除了验证账户外，该技术还被社交媒体和营销公司用作识别潜在客户的工具。在美国，人脸识别技术也越来越多地应用于机场安检，帮助执法人员找到有问题的旅客，从而确保普通旅客的正常出行。
网络购物
在零售业，人脸和身体扫描有助于克服网购的最大弊端之一：无法试穿。像Wearfits这样的应用程序将3D扫描与AR技术相结合，顾客可以看到商品穿戴后的效果。现在，许多眼镜店也将类似的技术整合到他们的网站上，用于眼镜试戴。
虽然虚拟零售还没有成为主流，而且许多软件平台的基本跟踪功能很容易丢失，但虚拟零售仍在不断向前发展。一些零售商已经根据面部特征分析提供镜框建议，毫无疑问，随着AI的进步，其他零售商也将采用这种技术来促进线上销售。
重点
很多人没有意识到，3D扫描已成为日常智能手机和线上购物网站的核心功能。
CGI
作为电子游戏、电视节目、电影等制作栩栩如生的CGI的手段，3D扫描也在不断地蓬勃发展。与从头开始设计某些角色、道具或环境相比，根据扫描结果制作这些要快得多，并且能让创作者为观众带来更身临其境的体验。
加州的视觉特效专家FXTC就利用Space Spider 3D扫描技术为《行尸走肉》制作了逼真的CGI。通过对道具和演员面部的全彩高分辨率扫描，该剧的场景逼真，其中一集还实现了制片人对惊悚截肢场景的设想。
其他备受瞩目的CGI应用包括阿诺德·施瓦辛格的"终结者"面部扫描--在《终结者：创世纪》中得到了应用。Eva的用户TNG视觉特效公司还为《暮光之城》、《超人》等各种系列电影制作特效。
医疗和牙科
在临床环境中，3D扫描作为强大的非接触式工具，可根据患者的解剖结构精确定制医疗设备和牙科植入物。例如，烧伤患者可以佩戴防护面罩，而无需进行痛苦的石膏铸造过程。
专业3D扫描技术在颅面外科领域也崭露头角。创新人士Sheryl Lewin博士正在利用超精密的Space Spider来制作定制的小耳畸形植入物。得益于该设备的速度和分辨率，她现在能够制作出与患者健康耳朵完全匹配的植入物，并且减轻了进行植入的不适感。
同样，精确面部扫描一直以来深受牙医的欢迎。在种植牙中心，使用3D扫描对齐牙种植体已经成为他们日常护理工作的一部分。从摄影和口腔内扫描转变成Space Spider扫描，以更快的速度和更高的精度为患者提供微笑预览。
考古学
专业设备不仅用于扫描活人的面部，考古学家和法医分析学家还将其用于对死者进行数字化处理。对于UK-based Face实验室的研究人员来说，Space Spider使他们能够为参观者生动地呈现历史人物。
其中一个案例，凭借Space Spider的全彩、高精度扫描揭示了罗伯特·布鲁斯的面纱，而今在欧洲各地的博物馆都能找到这位苏格兰国王的模型。同样在美国，研究人员在青铜时代"狮鹫勇士"死后3500年发现了他的坟墓，并通过3D扫描技术模拟了"狮鹫勇士"的外貌。
法医学
在法医方面，面部扫描可用于帮助警方调查人员发现犯罪现场的线索。将受害者的尸体和其他法医证据以亚毫米级的精度数字化后，即使在证据被清理很久之后他们也可以再次进行分析，并利用这些证据支持起诉。
事实上，专业扫描仪可以非常精确地捕捉牙齿之间的缝隙，研究人员正在尝试将其用于咬痕分析。由于许多法庭不接受咬痕作为证据，所以这项技术有可能撼动法医界，为许多受害者带来希望。
重点
专业3D扫描仪能准确捕捉面部特征，因此被广泛应用于诊所、法医和考古学领域。
面部扫描的下一阶段？
人脸识别仍然是3D面部扫描的前沿技术，并且该技术在这一领域不断发现了新的应用。在美国，面部识别技术已被TSA用于识别旅客身份，并且越来越多地应用于银行身份验证，到2026年，将有13亿台设备采用人脸识别技术，消费市场正呈指数级增长。
除了手机扫描，专业级面部扫描也开始应用于更多医疗、法医和CGI相关领域。与智能手机扫描和摄影测量相比，Artec设备的精确度更高，无论是从事动画制作、考古工作还是临床实践，能够满足更高需求的用户。
所以，这项技术将会如何发展？专业3D扫描相比其他面部扫描技术更胜一筹，一定会在以速度和精度为关键的任何领域继续找到新的应用案例。
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