如何使用 Artec Leo 进行 3D 扫描：完整指南

凭借内置的计算单元和电池，Artec Leo 可以走到物体所在的任何地方，包括汽车内饰这样的狭小空间。

大多数手持式 3D 扫描仪在扫描时都要连接一台计算机。Artec Leo 则不同：计算机的工作要等扫描结束之后才开始。Leo 在自带的 5.5 英寸可翻转触摸屏上实时处理并显示扫描结果，把项目保存在内置 SSD 上，再通过 Wi-Fi、以太网或直接上传的方式把数据送到 Artec Studio 或 Artec Cloud。无论您要数字化的是车身、涡轮叶片、人体还是犯罪现场，扫描过程都是一样的：对准物体，按下扳机，然后跟随屏幕上的颜色提示操作。

这份自由也意味着有几件事值得先弄清楚：Leo 如何跟踪表面、各种颜色叠加显示代表什么、什么时候值得为 HD 模式付出额外的处理时间，以及如何快速、安全地把数据传到 PC 上。我们一项一项来看。

激活只需一分钟：连接到互联网，然后用您的 my.artec3d.com 账户登录。

1. 充电并开机。 把电源适配器插入电池仓（只能使用 Leo 随附的适配器），然后按下显示屏侧面的电源按钮。
2. 接受许可协议。 首次启动时会出现欢迎界面。请阅读协议并接受。
3. 连接到互联网。 既可以选择一个 Wi-Fi 网络并输入密码，也可以插上以太网线。有线连接会通过 DHCP 自动获取地址。
4. 登录。 输入扫描仪所注册的 my.artec3d.com 账户凭据，然后点击 Login。如果您还没有账户，请先在计算机或手机上创建一个。
5. 为 Leo 命名。 登录后给扫描仪起一个名字。这个名字同时也是它的网络主机名，当一间办公室里有好几台 Leo 时会非常方便。

Leo 只在首次激活和更新时需要互联网。此后您完全可以离线扫描。

在第一次扫描之前，还有一项设置值得检查：Settings → Scanner → Advanced → Artec Studio version。Leo 1.6 及更高版本记录项目所用的格式与 Artec Studio 16 及更新版本兼容。如果您仍在使用 Artec Studio 15，请相应地设置这个选项，否则项目将无法打开。

可以从 Projects 界面新建项目，也可以直接按下红色扳机。

Leo 有两种模式：Preview 和 Recording。按一次红色扳机进入 Preview。此时 Leo 会显示视场内的画面但不记录任何数据，方便您练习距离并调整设置。再按一次扳机开始 Recording，再按一次则停止。要新建项目，可以在屏幕上点击 New project，也可以直接扣一下扳机。

扫描窗口在屏幕左右两侧提供了若干控件。

分辨率：SD 还是 HD

右下角的 Resolution 按钮可用于选择 SD 或三档 HD 设置之一。

点击 Resolution 即可选择 SD 或某一档 HD 设置（Normal、High 或 Ultra）。我们会在下一节详细介绍 HD 模式。

纹理

用左下角的图标切换纹理显示。它在预览、扫描以及查看数据时都可以使用。

左下角的 Texture 开关用于打开和关闭纹理显示。当纹理对跟踪以及最终模型的贴图很重要时，请保持开启。

Overlay: Distance

Distance 叠加显示会按照 Leo 与表面的距离给当前帧上色。绿色表示距离正好。

当 Overlay 设为 Distance 时，当前帧的颜色从红色（太近，约 0.35 m）经过绿色（0.45 到 0.85 m）一直过渡到蓝色和深蓝色（1 m 及更远）。背景以灰度渲染，让色彩映射更加醒目。在扫描大型物体或场景时，这种叠加显示是保持恒定距离、避免丢失跟踪的最佳方式。

Overlay: Quality

Quality 叠加显示会用黄色和红色标出需要补充更多帧或更多角度的区域。

把 Overlay 切换到 Quality，Leo 就会显示表面质量指示。绿色区域采集良好，橙色区域尚可接受，红色区域则需要更多帧、更近的距离或者不同的角度。薄边和小孔即使扫描得很充分也可能仍然是橙色或红色，因为那些位置的分辨率天然更低。这种叠加显示在扫描过程中和查看已完成的扫描时都可以使用。

质量颜色是半透明的，因此您可以保持纹理开启，同时仍然看清物体的特征。

那么该用哪一种叠加显示？简要总结如下：

两种叠加显示都可以在开启纹理的情况下使用，而且您可以在扫描过程中随时切换。

Base removal

Leo 会检测支撑面并用网格把它标出来，就像 Artec Studio 中那样。

当您扫描放在桌面或地面上的独立物体时，请启用 Base removal。被识别出的底面不会显示，但仍然会被记录下来；使用自动对齐时，移除位置会在多次扫描之间保留。在 Settings → Scanner → Scanning 中，您可以把它限制为仅处理水平面（Horizontal base removal only），或者以毫米为单位调整 Base offset。若要在导入时移除底面，请在 Artec Studio 的设置中勾选 Launch base removal for Leo scans。

亮度与 Texture flash

打开 Texture flash 可获得明亮、光线柔和的纹理图像。Brightness 滑块用于调节屏幕上的纹理图像：光线昏暗或物体较暗时调高，光线明亮或物体偏白时调低。

Range

在 1.2 m 以外采集的纹理不会用于最终模型，而是显示为棋盘格图案，提示您从更近处重新扫描这些区域。

Range 滑块设定 Leo 记录表面的最远距离。默认值是 0.35 到 1.2 m。在 1.2 m 以外采集的纹理分辨率过低，没有使用价值，因此 Leo 会把它渲染成棋盘格图案；如果颜色很重要，请从更近处重新扫描这些区域。对精度要求高的工作，可以把范围缩小到 0.8 m 左右，这样 Leo 就不会采集到嘈杂的背景表面。

跟踪的丢失与恢复

如果您移动得太快，或者视场内的表面太少，Leo 会进入 Tracking lost 模式并提示您对准已扫描的区域。请把扫描仪对准一块您已经采集过的区域，并尽量保持与当时扫描时相同的朝向。当 Leo 识别出该区域后，就会显示 Ready to scan。

默认情况下，您随后需要确认才能继续。在 Settings → Scanner → Scanning 中打开 Start scanning when tracking found，Leo 就会在跟踪恢复的那一刻自动继续记录。

向已有扫描补充数据，或新增一次扫描

Add scan 会在同一个项目中创建一次新的扫描。导入 Artec Studio 后，每次新扫描都会成为独立的扫描组。

• 继续同一次扫描。 打开 Projects，点击该次扫描，然后点击 Scan。把 Leo 对准之前扫描过的区域，直到出现 Ready to scan，然后开始扫描。即使物体已经被翻转过，这种方法同样有效：只要对准一块已经采集过的区域，并保持它原来的朝向即可。每一次暂停再继续都会在该次扫描的 History 中生成一个"追加"记录，如果需要撤销，您可以逐步回退这些追加记录。
• 新增一次扫描。 如果您需要采集之前没有扫到的一面，或者场景发生了变化，请打开项目并点击 Add scan（或扣一下扳机）。以这种方式添加的每一次扫描，在把项目导入 Artec Studio 时都会被自动分组。
• 把扫描移动到另一个项目。 打开源项目，点击 Select，选中该次扫描，然后点击 Move to → Project 并选择目标项目。

实用的扫描设置

Settings 中的 Scanning 选项卡包含影响项目大小、速度和跟踪行为的选项。

Settings → Scanner → Scanning 下有几项设置值得了解：

• Optimize project size 只记录带有新信息的帧（或者至少保持 3 fps）。日常工作中请保持开启，以便控制项目体积。当您需要对难以触及的表面做详尽采集时，可以关掉它。
• Maximum scanning speed 用于限制帧率。帧数越多意味着重叠越多、配准越好；如果您习惯慢速扫描，可以调低速度以免产生冗余数据。
• Record without registration 通过推迟帧对齐来提高帧率。
• Exclude background for new scans 在扫描过程中去掉周围的 3D 空间，并提供一个灵敏度滑块。
• Temperature control（位于 General 选项卡）会在约 25 分钟内把 Leo 加热到最佳工作温度并保持住。它会让电池的消耗速度大约快三倍，因此请在对精度要求高的场合使用。

Leo 本身是一款无需标志点的扫描仪，但对于大型物体、长时间的扫描作业或计量级精度的需求，基于标志点云进行跟踪可以消除漂移，并把后处理工作量降到最低。标志点是带有黑色圆环和白色中心的圆形贴纸。Leo 从 .obc 标志点云文件中读取它们的坐标，该文件可以用 Artec Metrology Kit 或其他摄影测量系统生成。从 Leo 1.8 起，Leo 还支持稀疏标志点数据。

贴满标志点和 X 标记的车身，已经为基于标志点的扫描做好准备。

整个流程分为五步。

第 1 步：创建 .obc 标志点云。 用摄影测量系统测量标志点，并把坐标导出为 .obc 文件。

第 2 步：把文件上传到 Leo。

上传标志点文件之前，请设置与您所用贴纸相匹配的外圈和内圈直径。

在另一台设备上打开浏览器，输入屏幕上显示的 IP 地址，然后上传 .obc 文件。

进入 Settings → Scanner → Scanning，点击 Targets → Settings，指定标志点的外圈和内圈直径（例如 10 mm 和 5 mm），然后通过网络加载标志点文件：在同一网络中的任意设备上打开浏览器，输入 Leo 显示的 IP 地址，上传文件即可。最后把它选为默认文件。

第 3 步：在扫描窗口中选择按标志点跟踪。

在 Preview 模式下对准标志点，直到 Leo 识别出它们。

打开 Targets 开关，启动预览，然后把 Leo 对准标志点直至它们被识别。您可以用右下角的 Targets 按钮切换到另一个标志点文件，但只能在开始记录之前操作。一旦开始扫描，该按钮就会被锁定。

第 4 步：以标志点跟踪的方式扫描。

扫描过程中，被识别的标志点会在表面上高亮显示。

请全程让标志点保持在视场内。如果它们消失，Leo 会报告跟踪丢失；此时把扫描仪对回标志点，等它们重新被识别后继续即可。

第 5 步：把项目导入 Artec Studio。

在 Artec Studio 中运行 Global registration，并把 Features 设为 Reference cloud，这样各帧就会对齐到实测的标志点坐标上。

在 Artec Studio 中运行 Global registration，并把 Features 设为 Reference cloud。各帧会依据实测的标志点坐标进行配准，从而获得与物体尺寸无关的精度。

从 Leo 取出数据有多种方式。按照从快到慢排列：

1. 用以太网直接连接计算机
2. 通过 Wi-Fi 或以太网接入共享网络，在办公室里最为理想
3. 使用 Leo 自带的热点
4. 通过 Web Control 下载

此外，还有一种与本地网络无关的方式：Artec Cloud。

同一个账户，或者受信任的账户

在 my.artec3d.com 中打开 Scanners，向下找到 Trusted accounts，添加同事的邮箱。

Leo 和 Artec Studio 必须属于同一个 my.artec3d.com 账户，否则导入会失败。如果同事需要导入您的项目，Leo 的所有者需要在 my.artec3d.com 的 Scanners → Trusted accounts 下添加他们的邮箱。随后在 Leo 上进入 Settings → Scanner → General → System，点击 Scanner configuration 旁边的 Renew，让扫描仪下载更新后的权限。

通过以太网线

插上网线后，选择 Computer 模式即可把 Leo 直接连到 PC。

1. 用以太网线把您的 PC 或笔记本电脑连接到 Leo。USB 转以太网适配器也完全可用。
2. 右上角会出现一个网线图标，Leo 会询问使用哪种以太网模式。若要直接传输到 PC，请选择 Computer；若网线接的是路由器，请选择 Network。Computer 模式同时支持导入到 Artec Studio 和投屏到浏览器。
3. 在 Artec Studio 中选择 File → Import → Leo project (connect to scanner)，选中您的 Leo，然后点击 Connect。

Leo 的以太网口是千兆的。如果传输速度慢，请改用 Cat6 或更好的网线，并在计算机的网卡属性中确认链路速度为 1000 Mbps；如果不是，请把 Speed and Duplex 设为自动协商。

通过 Wi-Fi 或有线网络

1. 在 Settings → Network 中把 Leo 连接到您的 Wi-Fi 网络，或者把它接入办公网络并选择 Network 模式。
2. 把运行 Artec Studio 的计算机连接到同一网络。
3. 在 Artec Studio 中选择 File → Import → Leo project (connect to scanner)。

Artec Studio 会在网络中找到 Leo 扫描仪，并连同序列号一起列出来。

此时 Leo 不能正在显示 3D 数据：请先停止扫描并关闭项目，然后再导入。如果列表中没有出现 Leo，请点击 Connect by IP 并输入 Settings → Network 中显示的地址。

通过 Leo 的热点

在没有现成网络基础设施时，Leo 可以自己创建一个 Wi-Fi 网络。

当既没有 Wi-Fi 也没有网线，或者出于安全考虑需要一个隔离的连接时，可以让 Leo 自行创建网络。

1. 进入 Settings → Network → Connect to Leo 并打开 Wireless (Hotspot)。此时会出现一个 "Artec Leo" 网络。
2. 点击热点滑块旁边的箭头，可以查看网络名称、IP 地址（例如 10.42.0.1）和密码。只有在热点关闭时才能修改名称和密码。
3. 用该密码把计算机连接到 Artec Leo 网络，然后照常从 Artec Studio 导入。

请注意，由 Leo 创建的网络（热点或有线 DHCP 服务器）仅用于文件传输。在这种模式下 Leo 无法访问互联网。

通过 Web Control

启用 Cast screen to browser 和 Allow control，在浏览器中打开 Leo 的 IP 地址，点击项目旁边的三个点，然后选择 Download。若要以这种方式下载 HD 项目，请先在 Settings → Scanner → Scanning 中启用 Encrypt projects (AS16+)。此后项目会以加密的 .leo 格式保存，该格式可在 Artec Studio 16 及更新版本中打开。

上传到 Artec Cloud

选中项目并点击 Upload to Cloud。上传过程既不需要线缆，也不需要计算机。

上传并转换完成后，项目就可以在 Artec Cloud 中查看和分享了。

Artec Cloud 是一个协作平台，让您随时随地都能获取自己的扫描数据。在 Leo 上，于 Projects 界面点击 Select，选择项目，然后点击 Upload to Cloud。上传完成后，Artec Cloud 会转换该项目，您就可以在浏览器中查看、与同事分享，并下载到任意计算机上用 Artec Studio 处理。Leo 会上传到它当前登录的 Artec Cloud 账户，因此请确保 Leo 和 Artec Cloud 使用同一个账户。

导入对话框

请勾选 Import raw data。HD 重建留到之后再做，并使用您自己选定的设置，而不是在导入过程中进行。

导入对话框会列出您 Leo 上的项目。按住 Shift 可以一次选中多个项目，并把它们导入到同一个 Artec Studio 项目中。对 HD 项目来说，有两个复选框很关键：

• Import raw data 会把 HD 原始帧数据传到您的计算机上，这样以后在 Leo 未连接的情况下，您也可以用任意设置重建 HD 扫描。对 HD 项目请务必勾选。
• Launch scan reconstruction 会在导入过程中按所选的 Point density 执行 HD 重建。它确实可用，但会让导入时间大大延长。我们建议只导入原始数据，把 HD 扫描重建作为单独的一步来运行。

经典的 Artec Studio 流程：Eraser、Alignment、Global registration、Fusion、Mesh optimization、Defeature brush、Texturing。

HD 扫描重建完成后，后续处理就遵循标准的 Artec Studio 流程。首先，请确认 Scan → Algorithm settings 中的 Current scanner type 已设为 Artec Leo。随后，您既可以运行 Autopilot，让它用合理的默认参数带您走完整个流程，也可以手动处理：

1. Eraser 删除多余的物体和残留的背景。
2. Alignment 把各次扫描摆放到彼此正确的相对位置上。
3. Global registration 在所有扫描之间精细调整每一帧的位置。
4. Fusion 构建出单一的多边形模型。
5. Mesh optimization 在不损失细节的前提下减少多边形数量。
6. Defeature brush 清理表面上的小缺陷。
7. Texturing 为模型上色。

解读 Error 数值

运行 Global registration 之后，每次扫描都会显示一个 Error 数值：它是各帧之间匹配特征间距的内部度量。请只在 Global registration 之后判断它，绝不要在之前。

选择 Fusion 分辨率

Fusion 分辨率就是模型中最细微细节的尺寸，以毫米为单位，因此数值越小意味着细节越多。请让它与您的扫描 Error 相匹配：

HD 扫描在 0.3 mm 下能够干净地融合；当点密度达到 8x 或更高时，您可以降到 0.2 mm，但前提是物体确实具有这么精细的几何。

处理 Leo 数据的实用技巧

Copy transformations 只需一次点击，就能把已完成的配准结果从 SD 扫描传递给对应的 HD 扫描。

• Copy transformations。 HD 扫描数据量很大，在配置一般的 PC 上对它们运行 Global registration 可能要花很长时间。您可以先配准轻量的 SD 扫描，然后右键点击某个 SD 扫描，选择 Copy transformations，再右键点击与之对应的 HD 扫描并选择 Paste。每一帧的位置都会被传递过去。在 Fusion 之前请目视检查 HD 扫描；如果粘贴到了错误的扫描上，各帧会散开。

扫描板材类零件时，请在 Global registration 中勾选 Thin object。

不使用 Thin object 选项时（左），薄壁零件的两个面可能会互相塌陷到一起。使用之后（右），几何得以保留。

• 薄壁物体的 Global registration。 对于钣金件、叶片和其他单薄零件，请在 Global registration 设置中启用 Thin object。它会侧重于各帧的背面，从而降低两个表面互相穿插的概率。
• 帧数太多？ 如果您扫描得很慢、采集了成千上万帧，Global registration 就会慢如蜗牛。请用 Tools → Scan decimation 对帧进行抽稀，同时在今后的作业中确保 Leo 设置里的 Optimize project size 处于开启状态。
• 追求最高精度时，请在保留背景的情况下对所有扫描以 Separate 模式运行 Global registration，然后只保留其中一次扫描的背景、删除其余扫描的背景，对齐它们，再以 Collective 模式运行一次 Global registration，最后才删除剩下的那部分背景。对同一物体做几次扫描，还能让您估算出平均值和标准差。

每一台 Leo 出厂时都已完成标定，自 2022 年起还附带标定证书。不过，粗心的操作、运输途中的磕碰或者跌落仍然可能让标定失准，而且和任何测量仪器一样，Leo 也会从定期重新标定中受益。借助标定板，您可以自己在几分钟内完成这项工作。

把标定板放在平整的表面上，最好是地面，避开阳光直射，并让它保持在保护框内。

1. 准备环境。 室温约 20 到 23 °C，没有阳光直射，标定板放在平整表面上。如果扫描仪刚从寒冷环境中拿进来，请先让扫描仪和标定板都适应室温。Leo 是在 20 °C 下出厂标定的，因此偏离该温度越远，重新标定能起到的作用就越小。
2. 启动重新标定。 进入 Settings → Scanner → Advanced → Recalibration。首次重新标定需要 Wi-Fi 连接以下载标定板文件；此后便可离线进行。
3. 预热。 Leo 必须达到最佳工作温度，从冷机状态开始大约需要 25 分钟。如果您已经扫描了一段时间，或者 Temperature control 已开启至少 25 分钟，等待时间会缩短甚至无需等待。请不要跳过预热。

开始之前，Leo 会展示整个流程的三个阶段：先靠近再远离标定板，然后分别从左边缘和上边缘沿弧线扫过。

1. 扫描二维码。 阅读说明，点击 Start，然后把 Leo 对准标定板中央的二维码。

绿色圆圈代表 Leo 的视场，绿色圆点是标定板的中心。沿着灰色弧线移动，依次把圆点落在每一个灰色圆圈上。

1. 沿弧线移动。 让 Leo 沿灰色弧线轨迹移动，使绿色圆点与每个灰色圆圈对准。如果距离太远或太近，或者标定板中心离开了视场，圆圈和圆点会变成红色。调整位置后它们会重新变绿。请与标定板保持大约 65 到 105 cm 的距离。

在最后阶段，把 Leo 举在二维码正上方，平稳地朝标定板靠近，并让圆圈和圆点保持绿色。

1. 以 Z 轴行程收尾。 把 Leo 举在二维码上方，平稳地朝标定板靠近再远离。如果丢失了位置，只要回到轨迹上继续即可。所有阶段完成后，Leo 会处理数据并显示结果。点击 Done。

为了获得最佳精度，请在重新标定后立即扫描；如果中间有间隔，也可以在作业开始前用 Preview 模式给扫描仪预热。

用电源按钮或通过 Settings → Scanner → General → Shut down 关闭 Leo。

工作结束后，请用电源按钮或通过 Settings → Scanner → General → Shut down 关闭 Leo。长按会强制硬重启，只有在扫描仪无响应时才使用。遵守几条操作规范，可以让扫描仪多年保持精度：

• 请在 +15 °C 到 +35 °C、湿度不超过 80% 的条件下使用 Leo，并使其远离冷凝水、液体和灰尘。
• 始终握持手柄，切勿触碰光学部件。
• 只使用随附的电源适配器，并在每次使用前检查线缆是否受损。
• 用硬质箱运输 Leo，并保证所有泡棉块都放置到位；货运时请保留原始的木质运输箱。