根本区别在于时间维度。 而传统的 3D 扫描捕捉的是静态快照，工业级 4D 系统则集成了时间维度，以高采样率（例如每秒 40 帧）记录连续的足部变形。这使得能够分析实际运动过程中 360 度的几何变化，超越了离散、静态姿势的局限性。
通过捕捉运动中的足部，4D 扫描消除了静态建模固有的数据差距。它提供了一个完整、不间断的数据链，揭示了关节和软组织在负荷下实际的行为方式，这对于高精度鞋履工程至关重要。
超越静态几何
时间维度的力量
传统 3D 设备仅依赖于空间坐标。工业级 4D 系统在此空间数据上增加了时间维度。
这项功能将分析从固定雕像转变为动态电影。它捕捉的不仅是足部静止时的状态，更是其功能状态。
高频采样
要捕捉真实的运动，速度至关重要。这些系统利用高采样率，特别是每秒 40 帧 (fps)。
这确保了行走步态期间的快速过渡被记录下来。您收到的是连续的数据流，而不是孤立、不相关的数据点。
全面的数据完整性
360 度全足捕捉
传统扫描的一个主要限制通常是覆盖不完整。4D 系统提供360 度的几何信息。
这包括在静态扫描中经常被遗漏或近似的关键区域。足弓和脚底同时被映射。
可视化组织变形
足部不是一个刚性块；它在压力下会改变形状。4D 扫描记录组织变形和关节活动。
这揭示了足部在行走过程中如何扩张、收缩和扭曲。这种细节程度是无法从静态图像中获得的。
提高准确性和工作流程
消除手动拼接错误
传统方法通常需要拍摄多个局部扫描并将其拼接在一起。这种手动拼接会引入人为错误和错位的可能性。
4D 系统在连续流中捕捉整个几何形状。这消除了对模型手动重建的需求。
建立完整的数据链
高精度鞋履开发需要可靠的基础数据。4D 扫描提供了一个完整的数据链。
这确保了用于工程设计的足部数字孪生与运动中足部的物理现实相匹配。
了解权衡
数据量和处理
每秒捕捉 40 帧生成的数据量远大于单个静态扫描。
用户必须准备好应对更大的文件大小和更高的处理要求。这是从快照转向连续流的代价。
系统复杂性
“工业级”一词意味着复杂的设置。
与便携式或消费级 3D 扫描仪不同，这些系统专为严苛的工程环境而设计。它们优先考虑精度和完整性，而不是随意便携性。
为您的目标做出正确的选择
在 3D 和 4D 之间进行选择完全取决于您特定应用所需的数据保真度。
- 如果您的主要重点是基本尺寸或静态贴合： 传统的 3D 扫描仪为捕捉固定尺寸提供了更简单的解决方案，而无需处理运动数据的复杂性。
- 如果您的主要重点是性能鞋履或生物力学： 您必须利用 4D 扫描来捕捉精确功能设计所需的动态变形和关节活动。
鞋履的真正精度来自于理解足部，不是将其视为雕塑，而是视为一个动态的、运动的机制。
总结表：
| 特征 | 传统 3D 扫描 | 工业级 4D 扫描 |
|---|---|---|
| 数据维度 | 静态空间坐标 | 空间 + 时间 |
| 采样率 | 单次快照 | 高频 (40 fps) |
| 足部状态 | 静止 / 固定姿势 | 动态 / 运动中 |
| 覆盖范围 | 通常不完整 / 多次扫描 | 全 360 度几何 |
| 组织分析 | 仅静态几何 | 实时变形 |
| 准确性 | 存在手动拼接错误风险 | 连续自动化数据链 |
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参考文献
- Li-Ying Zhang, Sun‐pui Ng. An exploratory study of dynamic foot shape measurements with 4D scanning system. DOI: 10.1038/s41598-023-35822-0
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
