Leitfäden/101
Veröffentlicht am 12. August 2026
Erfahren Sie, wie Strukturlicht und LiDAR 3D-Daten erfassen, vergleichen Sie die wichtigsten Unterschiede und entdecken Sie, wann Sie welche Technologie – oder beide kombiniert – für großflächige Abdeckung und feine Details einsetzen.
Wie erfassen Strukturlicht und LiDAR 3D-Daten, worin unterscheiden sie sich, und wann können sie gemeinsam eingesetzt werden?
3D-Technologie ist bereits Teil des Alltags – von der Smartphone-Entsperrung über AR-Erlebnisse bis hin zu maschineller Wahrnehmung und 3D-Modellierung. Doch wie verwandeln Geräte die physische Welt tatsächlich in digitale 3D-Daten?
Zwei Schlüsseltechnologien hinter der modernen 3D-Datenerfassung sind Strukturlicht und LiDAR. Beide messen die Tiefe und rekonstruieren 3D-Informationen, funktionieren jedoch auf unterschiedliche Weise und eignen sich für unterschiedliche Anwendungen. Strukturlicht eignet sich hervorragend zur Erfassung hochdetaillierter Objektgeometrien, während LiDAR für die Vermessung großer Umgebungen optimiert ist. In diesem Leitfaden erfahren Sie, wie die einzelnen Technologien funktionieren, worin ihre wesentlichen Unterschiede bestehen und wann Sie eine davon – oder beide kombiniert – für die 3D-Datenerfassung einsetzen sollten.
Bevor wir uns mit den Technologien selbst befassen, ist es hilfreich zu verstehen, was unter 3D-Datenerfassung zu verstehen ist. Bei der 3D-Datenerfassung werden Form, Tiefe oder räumliche Position realer Objekte und Umgebungen gemessen und diese Informationen in digitale 3D-Daten umgewandelt.
Je nach Technologie und Anwendung kann die Ausgabe Folgendes umfassen:
Eine Punktwolke mit Millionen gemessener 3D-Punkte
Ein 3D-Netz, das die Oberfläche eines Objektsdarstellt
Eine Tiefenkarte, die den Abstand zwischen einem Sensor und einer Szene erfasst
Ein digitales 3D-Modell, das zur Visualisierung, Inspektion, Konstruktion oder Analyse verwendet wird
Viele Menschen begegnen 3D-Erfassungstechnologie, ohne es zu bemerken. Einige Smartphones nutzen Tiefensensortechnologien zur Unterstützung der Gesichtserkennung oder Augmented Reality. Professionelle 3D-Scanner erfassen detaillierte Objektgeometrien für Reverse Engineering und Qualitätsinspektion. LiDAR-Systeme können große Umgebungen messen und Fahrzeugen, Robotern und Kartierungssystemen helfen, den Raum um sie herum zu verstehen.
Auch wenn diese Systeme sehr unterschiedlich aussehen mögen, verfolgen sie doch ein gemeinsames Ziel:
Physische Objekte und Umgebungen in nutzbare digitale 3D-Daten umzuwandeln.
Beim 3D-Scannen mit Strukturlicht wird ein bekanntes Lichtmuster auf ein Objekt projiziert und analysiert, wie sich dieses Muster über die Oberfläche des Objekts hinweg verändert.
Der Vorgang umfasst im Allgemeinen vier Schritte:
1. Ein Projektor projiziert ein bekanntes Lichtmuster auf das Objekt.
2. Das Muster erscheint verzerrt oder deformiert, da es den Formveränderungen des Objekts folgt.
3. Eine oder mehrere Kameras erfassen das verzerrte Muster.
4. Eine Software vergleicht das projizierte Muster mit dem aufgenommenen Muster und berechnet die 3D-Position der Punkte auf der Oberfläche.
3D-Scannen mit Strukturlicht
Mit anderen Worten: Ein Strukturlicht-System nimmt nicht einfach nur ein Bild eines Objekts auf. Es nutzt die Art und Weise, wie sich ein bekanntes Lichtmuster über die Oberfläche hinweg verändert, um die drei dimensionale Geometrie des Objekts zu rekonstruieren. Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr darüber zu erfahren, wie Strukturlicht das 3D-Scannen ermöglicht.
Einige Smartphones nutzen infrarotes Strukturlicht, um dreidimensionale Informationen überdas Gesicht eines Nutzers zu erfassen. Ein Infrarotprojektor projiziert ein Muster auf das Gesicht, während eine Infrarotkamera beobachtet, wie das Muster reflektiert und verzerrt wird. Die daraus gewonnenen Tiefeninformationen können dem Gerät helfen, die Gesichtsgeometrie zu erkennen und eine sichere Gesichtserkennung zu ermöglichen.
Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Smartphones dieselbe Technologie für die Gesichtserkennung verwenden. Je nach Gerät kann die Gesichtsauthentifizierung auf infrarotem Strukturlicht, anderen Tiefenerfassungsmethoden oder kamerabasierter Bildanalyse beruhen.
Das gleiche allgemeine Prinzip wird auch in vielen professionellen 3D-Scantechnologien verwendet. Ein professioneller 3D-Scanner mit Strukturlicht kann detaillierte Oberflächengeometrien für Anwendungen wie die folgenden erfassen:
Reverse Engineering
Dimensionsprüfung
Qualitätskontrolle
Produktentwicklung
Digitale Archivierung
Erhaltung des kulturellen Erbes
So lässt sich beispielsweise ein gescanntes Industriebauteil in ein digitales 3D-Modell umwandeln und mit dem ursprünglichen CAD-Entwurf vergleichen. Ingenieure können die daraus gewonnenen Daten nutzen, um Abweichungen zu erkennen, die Fertigungsqualität zu bewerten oder die Neukonstruktion und Nachfertigung zu unterstützen.
Strukturlicht ist oft eine gute Wahl, wenn es darum geht, je nach Anwendungszweck detaillierte 3D-Geometrie zu erfassen. Es wird zwar häufig für kleine bis mittelgroße Objekte eingesetzt, kann aber auch bei größeren Objekten oder Szenen zum Einsatz kommen, wenn innerhalb eines definierten Scan-Workflows hochdetaillierte Oberflächeninformationen benötigt werden.
Es kann besonders geeignet sein, wenn Sie Folgendes benötigen:
Feine Oberflächendetails und umfangreiche geometrische Informationen
Hochauflösende 3D-Daten für die Analyse oder Visualisierung
Genaue Maßangaben für Vergleiche oder Messungen
Daten für die Prüfung, das Reverse Engineering oder die digitale Archivierung
Detaillierte Informationen auf Objektebene innerhalb einer größeren Umgebung
Ein 3D-Ganzkörperscan eines erwachsenen Mannes, aufgenommen mit Strukturlicht-Technologie
LiDAR, kurz für „Light Detection and Ranging“, misst Entfernungen mithilfe von Laserlicht. Ein LiDAR-System sendet Laserimpulse in Richtung eines Ziels und misst, wie lange es dauert, bis das reflektierte Licht zum Sensor zurückkehrt. Da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist, kann das System anhand dieser Zeitangaben die Entfernung berechnen.
Der grundlegende Ablauf ist wie folgt:
1. Der LiDAR-Sensor sendet Laserimpulse aus.
2. Die Impulse breiten sich in Richtung von Objekten oder Oberflächen aus.
3. Das reflektierte Licht kehrt zum Sensor zurück.
4. Das System misst die Laufzeit.
5. Es werden Entfernungswerte berechnet und in räumliche 3D-Daten umgewandelt.
Durch die Wiederholung dieses Vorgangs in viele verschiedene Richtungen kann LiDAR eine 3D-Punktwolke erzeugen, die die Umgebung abbildet. Dadurch eignet sich LiDAR besonders gut zur Vermessung großer Räume und zum Verständnis der räumlichen Beziehungen zwischen Objekten.
Einige Smartphones verfügen über integrierte LiDAR-Sensoren, die Tiefen über relativ kurze Entfernungen messen können.
Smartphone-LiDAR ist für den kompakten, mobilen Einsatz konzipiert. Seine Reichweite und Leistung unterscheiden sich von denen größerer professioneller LiDAR-Systeme, die für Kartierung, Vermessung oder autonome Navigation eingesetzt werden.
Erstellung eines 3D-Scans einer Skulptur mithilfe einer LiDAR-App für Smartphones
Das gleiche Grundprinzip lässt sich auf wesentlich größere Systeme ausweiten. Professionelle LiDAR-Technologien finden breite Anwendung in:
Autonomen Fahrzeugen
Robotik
Mobile Kartierung
Vermessung
Architektur und Bauwesen
Infrastrukturdokumentation
Umgebungskartierung
Beispielsweise kann ein fahrzeugmontiertes LiDAR-System Straßen, Gebäude, Vegetation und andere Merkmale der Umgebung erfassen. Ein Roboter kann LiDAR-Daten nutzen, um Hindernisse zu erkennen und den Raum um sich herum zu erfassen. LiDAR ist nicht auf eine Branche beschränkt. Sein Nutzen liegt in der Fähigkeit, Entfernungen zu messen und großflächige räumliche Datensätze effizient zu erstellen.
LiDAR-Technologie zur Geländevermessung und großflächigen Landschaftskartierung
LiDAR eignet sich oft besonders gut für Anwendungen, die eine große Abdeckung oder räumliche Messungen über große Entfernungen erfordern. Es kann eine gute Wahl sein, wenn Sie Folgendes benötigen:
Großflächige 3D-Daten
Tiefenmessungen über große Entfernungen
Erfassung von Räumen, Gebäuden, oder Straßenebenen
Umweltkartierung
Räumliches Bewusstsein
Navigation oder autonome Wahrnehmung
Beide Technologien können 3D-Daten erfassen, verwenden jedoch unterschiedliche Messprinzipien und sind oft für unterschiedliche Aufgaben optimiert.
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Merkmal |
Strukturlicht |
LiDAR |
|
Messprinzip |
Analysiert, wie sich projizierte Lichtmuster über eine Oberfläche hinweg verändern |
Misst die Laufzeit des Laserlichts |
|
Typischer Messbereich |
Kurz- bis Mittelbereich |
Mittel- bis Langbereich |
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Hauptvorteil |
Detaillierte Objektgeometrie und Oberflächeninformationen |
Großmaßstäbliche räumliche Messung und Kartierung |
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Typische Ziele |
Gesichter, Produkte, Bauteile und Objekte |
Räume, Gebäude, Straßen und Umgebungen |
|
Häufige Anwendungen |
3D-Scannen, Inspektion, Reverse Engineering |
Kartierung, Robotik, Vermessung und Navigation |
|
Typische Ausgabe |
Detaillierte Objektpunktwolken oder Meshes |
Großmaßstäbliche räumliche Punktwolken |
Der größte Unterschied besteht nicht einfach darin, dass eine Technologie „genauer“ ist als die andere. Vielmehr sind sie im Allgemeinen darauf ausgelegt, unterschiedliche Messanforderungen zu erfüllen:
Strukturlicht ist oft darauf optimiert, die detaillierte Geometrie von Objekten zu erfassen, während LiDAR häufig für die Entfernungsmessung und die Erfassung größerer räumlicher Umgebungen optimiert ist.
Strukturiertes Licht eignet sich hervorragend zur Erfassung hochdetaillierter Objektgeometrien, während LiDAR für die Vermessung großer Umgebungen optimiert ist. In diesem Leitfaden erfahren Sie, wie die jeweiligen Technologien funktionieren, worin ihre wesentlichen Unterschiede bestehen und wann Sie eine der beiden – oder beide zusammen – für die 3D-Datenerfassung einsetzen sollten.
LiDAR erfasst große Umgebungen gut, lässt jedoch oft feine Objektdetails vermissen. 3D-Scanning kann diese Lücke schließen, indem es hochauflösende Geometriedaten für bestimmte Objekte hinzufügt. Zusammen bieten sie:
LiDAR: den räumlichen Gesamtkontext
3D-Scannen: detaillierte Objektgeometrie
Kombiniertes Ergebnis: einen vollständigeren 3D-Datensatz
Der EinScan Libre von SHINING 3D ist ein kabelloser, eigenständiger 3D-Scanner, der für flexible 3D-Erfassung entwickelt wurde. Je nach Scanmodus und Arbeitsablauf kann er Objekte von kleinen Teilen bis hin zu großen Strukturen erfassen.
EinScan Libre unterstützt zudem den Export von Scandaten in Formaten wie LAS, einem weit verbreiteten Punktwolkenformat für großmaßstäbliche und georeferenzierte Datensätze. Durch den Export detaillierter Scandaten im LAS-Format können Nutzer diese in kompatible Punktwolken-Software importieren und mit LiDAR-Datensätzen kombinieren.
Dieser Arbeitsablauf ermöglicht es, sowohl den durch LiDAR erfassten größeren räumlichen Kontext als auch die durch den 3D-Scan erfasste detaillierte Geometrie zu erhalten.
Um mehr über LAS und andere gängige 3D-Dateiformate zu erfahren, lesen Sie unseren Leitfaden „3D-Dateiformate verstehen: Ein kompletter Leitfaden für Designer, Ingenieure und 3D-Enthusiasten“.
Fallbeispiel-Video 1
Vom Gesamtbild bis ins Detail: 3D-Scannen historischer Architektur
Bei diesem Projekt zur Denkmalpflege wurde großflächiges LiDAR-Scannen eingesetzt, um den Gesamtgrundriss eines 745 m² großen traditionellen Hofhauses zu erfassen, während der EinScan Libre die feinen Details der aufwendigen Holzschnitzereien dokumentierte. Zusammen bildeten die Datensätze eine umfassende digitale Dokumentation zur Unterstützung von Restaurierung, Forschung und Denkmalpflege.
Fallbeispiel-Video 2
Großflächiges und detailgenaues 3D-Scannen für Vermessung und Kartierung
Dieser Arbeitsablauf kombiniert großmaßstäbliche LiDAR-Scannen mit dem EinScan Libre, um sowohl weitläufige Umgebungen als auch komplexe Details zu erfassen. Der integrierte Ansatz ermöglicht eine effiziente und umfassende 3D-Datenerfassung für Anwendungen wie Vermessung, Kartierung und Bauwesen.
Bei der Strukturlichttechnik werden bestimmte Lichtmuster auf eine Oberfläche projiziert und die Veränderungen dieser Muster analysiert, um die 3D-Geometrie zu rekonstruieren. Bei LiDAR wird Laserlicht ausgesendet und die Zeit gemessen, die das reflektierte Licht benötigt, um zurückzukehren, wodurch das System die Entfernung berechnen kann.
Smartphones bieten eine bequeme und leicht zugängliche Möglichkeit zur 3D-Erfassung für den täglichen Gebrauch. Professionelle 3D-Scanner sind hingegen für anspruchsvollere Arbeitsabläufe konzipiert, die unter Umständen eine höhere Messgenauigkeit, feinere Details, eine bessere Wiederholgenauigkeit oder spezielle Prüfmöglichkeiten erfordern.
Keine der beiden Technologien ist grundsätzlich besser. Strukturlicht eignet sich möglicherweise besser, wenn detaillierte Objektgeometrie und feine Oberflächeninformationen erforderlich sind. LiDAR ist möglicherweise besser geeignet, wenn große Umgebungen, Messungen über große Entfernungen oder räumliche Kartierung im Vordergrund stehen.
Ja. Detaillierte 3D-Scandaten lassen sich in kompatibler Software mit LiDAR-Punktwolken zusammenführen, sofern die Datensätze innerhalb eines gemeinsamen räumlichen Bezugssystems registriert werden können. Auf diese Weise lassen sich großräumige Umgebungskontexte mit detaillierten Geometriedaten ausgewählter Objekte kombinieren.
EinScan Libre unterstützt den Export von Scandaten in verschiedene Formate, darunter auch LAS. Dies ermöglicht es Anwendern, detaillierte Scandaten in kompatible Punktwolken-Workflows zu integrieren und sie mit größeren LiDAR-Datensätzen zu verknüpfen.
LAS ist ein weit verbreitetes Dateiformat zum Speichern und Austauschen von 3D-Punktwolkendaten. Es wird häufig im Zusammenhang mit LiDAR-Arbeitsabläufen verwendet und kann je nach Datensatz und Software-Workflow Punktkoordinaten sowie zusätzliche Informationen enthalten.
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