教育作為國之大計、名族的希望，一直以來都是與時俱進，不斷地探索著先進的教學方式和教學模式。而三維掃描技術作為近些年來十分火熱的高新技術，在眾多行業發揮著重要的作用，在教育行業更是如此。

三維數字化特別適用于一些原理復雜，對空間要求比較高的教學中，常規的教學很難達到理想的效果，而三維數字化教學能解決所見即所得的問題，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物，帶來更真實、更精細、更震撼的視覺感受,進而對所學的知識有更深刻地理解。同時，這種多樣性和情境性，有助于啟發學習者積極的學習心態，激發和維持學習者學習動機，促進智慧學習的發生。

鑒于三維掃描技術是一門新興的技術，可以在眾多學科之間，比如：工業設計、計算機技術、數字媒體技術、藝術設計、建筑城規、教育技術、等做橫向課題研究，也可以在一個學科內部做深入的縱向研究，所以自虛擬現實技術引入我國以來一直是國內眾多高校追捧的對象，也是目前學術及科研的前沿技術，在眾多研究領域全面開花。

首先，讓我們從三維數字化在教育行業重要性來進行簡要的闡述：

一方面考慮到三維數字化教育緊密配合理論教學，讓學生掌握最新的通過三維數據獲取技術、逆向設計理論和方法，掌握當代設計的武器，使學生在當前技術進步對設計產生重大沖擊和支持的浪潮中，駕輕就熟，與社會需求和企業需求緊密相連，從而勝任現代企業對設計人才的要求。拓寬知識面和知識結構，開發學生的創新思維能力、綜合設計能力和解決工程實際問題的能力。

另一方面注重教師科研需要，讓教師隊伍在當代工業設計的最新武器的平臺上，結合教師設計理論和水平，可以使教師隊伍不斷創新，包括設計理論的創新和設計方法的創新。同時，也讓教師通過先進的工業設計工具，帶領教師團隊和學生團隊走在當前工業設計的最前列，更好、更快地設計出具有高水準的設計作品。

下面進行較為詳實的說明：

一、教學應用方向：

u 設計相關、設計數據程序、交通機具設計、工藝品設計

u 公共環境設施設計、設計表現渲染、產品語意學

u 家具設計、小型產品設計

u 產品設計、立體形態設計基礎

u 虛擬設計、展示設計、仿真設計

u 應用人機工程學、小型產品設計

u 模型塑造、產品設計、設計預想圖

u 設計概論、價值工程學

u 工程制圖、材料及工藝學、產品設計

u 計算機輔助設計、產品形態設計

u 產品語意學、動畫設計

u 設計素描、色彩基礎、設計預想圖

u 產品設計、模型塑造及快速成型

u 汽車外形設計、小產品設計、潔具設計、醫療器械設計

u 交通機具設計、產品展示、計算機輔助設計

u 醫學教育

二、科研方向：可以為師生提供以下一些方面的科學研究工作

a)虛擬設計

虛擬設計幫助設計師在計算機上方便地修改設計，展示不同的設計方案，對整個系統進行不斷改進，直至獲得最優設計方案以后，這樣做大大節約了設計研發的成本、加快了研發的速度。

b)虛擬仿真裝配

將虛擬現實技術和三維交互技術應用于工業的裝配領域中。在虛擬環境下，操作人員通過交互設備與虛擬場景進行互動，模擬產品的裝配過程。可以有效地提高裝配培訓的效率、降低培訓成本。可以利用三維掃描進行虛擬裝配系統的開發，在實際培訓過程中，起到了非常良好的教學示范，使學生能夠更好的理解機械組裝原理，及工業產品的組織構成。

c)虛擬實驗

利用三維掃描，在虛擬仿真系統中，可以將設計出物品進行多方面的性能測試，獲得實驗數據，對產品性能進行評價。虛擬平臺中強大的物理引擎可以逼真地設計出各種實驗，模擬真實世界中的物理反饋現象。虛擬實驗大大降低了產品測試，研發的成本，能夠直觀、快速地得到實驗結果。

d)產品展示及發布

虛擬現實系統可實現藝術產品的立體展示，以其簡單易懂和靈活性變革了沉浸式交互體驗。系統能夠將物體智能化地漂浮在你眼前，推動數字體驗更接近現實。現在已廣泛應用于營銷活動、廣告、產品發布和會議等眾多領域。

e)評估審核

系統還可用于新產品的評估審核，可通過三維掃描儀系統進行虛擬和快速成型系統現實相結合的有效評估審核，可供團隊多人同時參與。在產品研發階段就可以通過對數字樣機的展示，進行新產品報告及設計方案詳細論證。

f)產品設計研究

虛擬設計幫助設計師在計算機上方便地修改設計，展示不同的設計方案，對整個系統進行不斷改進，直至獲得最優設計方案以后，再做出物理樣機。這樣做大大節約了設計研發的成本、加快了研發的速度。

g)交互展示

該系統不僅能夠進行三維立體展示，還能夠實現虛擬場景與用戶之間的交互功能。通過操縱設備，體驗在虛擬場景中的漫游，控制虛擬產品的放大、縮小、旋轉等功能。可使用戶深入到產品內部去仔細觀察其構造，實現與虛擬場景的互動，這也是虛擬現實技術與三維動畫的真正區別。

三、應用案例

下面我們來說幾個應用案例，讓大家有一個直觀的了解。

1、某學校使用三維掃描技術進行汽車組裝拆卸教學

項目目標：希望通過三維掃描的方式獲取整車的主要要部件數據，以便進行數字化汽車組裝拆卸教學。

教師講解的案例是固定的，三維掃描、逆向建模為獨立的課程模塊使得學生在實踐中不會學以致用。因此，有目的的引導同學將數據采集、零件設計、成型加工、精密檢測等環節貫穿起來，將整個逆向設計流程結合起來，既可以深入學習課程內容、深刻領悟過程，也可以將課程內容有機結合，使得課程設置更有效、更合理，更加優質的提高教學效果。

在這個案例中，由于整車零部件數量繁多,對差異巨大(大到幾米小到幾毫米，零部件顏色亦是差別很大。這就要求掃描設備滿足掃描速度快、精度高、靈活性高、對要部件表面材質適應范圍廣的要求。我們使用的高精度手持三維掃描設備完成本次掃描項目。該設備具有掃描速度快、數據質量高、能夠在復雜震動環境下掃描的優勢，同時此款掃描儀能夠進入狹小的車體內部，無死角的進行掃描。

應用前景：汽車零部件眾多，原理復雜，常規的教學很難達到理想的效果，而數字化教學能解決所見即所得的問題，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物，帶來更真實、更精細、更震撼的視覺感受,進而對所學的知識有更深刻地理解。同時，這種多樣性和情境性，有助于啟發學習者積極的學習心態，激發和維持學習者學習動機，促進智慧學習的發生。

未來，3D數字化教學這種具有完整學習體驗的新型學習模式，一定為成為未來課堂中十分有效的輔助教學手段，當然，除了此類汽車工業專業,其他的如建筑設計、傳統工業設計、游戲、影視、廣告教學中，三維數字教學亦有著廣泛的應用前景。

2：上海某高校借助三維掃描研究“普通鋼筋在不同酸堿度環境下的受腐蝕情況”

項目描述：一般環境下，解決鋼筋銹蝕問題就是控制了混凝土保護層質量問題，也就解決了鋼筋混凝士結構耐久性問題。可以說，解決了此問題，對工程質量的把控有將有著長足的改進。本次測量的鋼筋即用于該項目的原始對比數據。

掃描難點：鋼筋長900毫米，直徑5毫米,這種有細節要求，又是細長型、容易產生形變的模型非常不好放置與掃描。根據實際情況，選用Creaform的手持三維掃描儀進行解決。此設備靈活度高、細節好、數據準確，掃描速度快，能得到微米級的精準數值，為科研的進一步分析做好數據采集工作。

應用前景：三維掃描克服了傳統測量技術的局限性,采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度三維數據，快速將現實世界的信息轉換成可以處理的數據，不僅更精準，還省去了很多測量的時間。作為一種新的空間數據采集手段，其必將具有廣闊的應用前景。本項目使用的手持三維掃描儀采用了自定位技術，坐標系定位在物體上,因此，被測物體與掃描儀均可自由移動，對于這類形狀特殊易形變的模型掃描，有著較高的優勢。

3 三維掃描在人體解剖教學中的應用

人體解剖學教和學的難度都很大，由于學生們無法隨時到解剖實驗室觀察人體標本，在解剖學教學中很強調利用教科書及圖譜中的插圖來幫助學生們學習，但這些插圖都是二維圖像，學生需要很好的空間想象力來完成各個結構的記憶。同時教師在教學中也發現利用二維圖像教學往往很難將某些解剖學結構闡述清楚。

我們通過三維掃描獲取三維數據，從而重建骨的三維重建圖像，這樣的圖像可以使解剖學的教與學更直觀有利于學生對解剖學知識的理解和記憶。同時，此重建的三維模型經過適當的格式轉變后可用 于科研及教學模具的生產。

此三維模型可以在普通的個人計算機上使用，可以大大地方便老師的教學和學生的學習。先老師可以很方便地進行解剖理論課的教學，各解剖結構的位置一目了然，不用再辛苦而且枯燥地描述各解剖結構的空間位置，學生理解及記憶能力也將明顯提高，而且還可以大大地拓展教學內容，優化教學過程，提高學生的學習興趣。其次學生可以在電腦中可以觀察骨的三維形態，可以幫助學生們直觀地理解并記憶各解剖結構，對各結構的毗鄰關系也能清楚地觀察到，而不再需要辛苦地冥想各結構的立體位置。另外學生們也可以隨時進行解剖學的學習，而不用專門到解剖學實驗室，這樣他們可以自己安排學習時間及學習進度，滿足個性化學習的需求。因而這些三維重建圖像可以明顯提高了教與學兩方面在單位時間內的工作效率。

將新的三維數字化技術與傳統的教學手段有機地結合起來，充分發揮各自優勢，對教學質量和教學水平的進一步提高具有不可言喻的影響。我們在實驗教學過程中應結合實 際需要交替使用，合理安排，以能有效提高教學效果和教學質量為目的。

上海滬敖信息科技有限公司是一家致力于三維數字化行業解決方案的技術型企業。公司以行業應用為出發點，為客戶提供三維數字化采集、三維數據處理等一系列服務。滬敖擁有手持三維掃描儀、小空間三維掃描儀、地面三維激光掃描儀、無人機實景三維系統、3D打印機等多種技術手段，是行業內知名設備的簽約合作伙伴。從幾厘米到幾十米的對象、或從幾米到上千米的三維空間，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產品和技術服務的完整解決方案。