14123649804_3e49ba01ba_k

Skanowanie 3D – Omówienie technik skanowania

Skaner 3D to słowo klucz, które otwiera pudełko marzeń, ale i problemów. Marzenia o skanowaniu obiektu i dokładnemu wydrukowi 3D, to jak na razie bardziej science-fiction niż rzeczywistość, ale najważniejsze, że coraz większa ilość ludzi interesuje się tym tematem. Niesie to za sobą wysyp urządzeń oraz nowych pomysłów na tanie i coraz bardziej dokładne skanowanie 3D, co zwiastuje coraz lepsze czasy i pomysły dla wszystkich fascynatów uwieczniania rzeczywistości w trzech wymiarach. Jak na razie droga jest jeszcze długa ale z dnia na dzień coraz łatwiejsza i tańsza.

Tanie skanowanie 3D jest niezbyt dokładne dla bardzo małych obiektów, a te dokładne, wiążą się z firmami specjalistycznymi działające w branży od lat i ceniącymi swoje produkty.

Skanuje się kopalnie i wykopaliska. Z wykorzystaniem tej technologii można określić  objętość – parametry potrzebne do bardzo wąskiego grona odbiorców. Skanowaniu można poddać całe miasta i wykorzystywać jako pomoc w pracy geodetów czy architektów. Obróbka wykonanych skanów często wiąże się z koniecznością poświęcenia większej ilości  czasu niż podczas samego skanownia i wykorzystuje się to w bardzo, specyficznych działach badawczych lub projektowych. Studia filmowe oraz producenci gier  także korzystają z rozwiązań scanningu 3d, będąc w pełni świadomym wszystkich możliwości i ograniczeń tej technologii.

Świat taniego skanowania 3D jak do tej pory jest niedokładny, niewyraźny i wymaga dodatkowej pracy. W generalnym rozliczeniu to fantastycznie, że istnieje technologia, która pozwala zaoszczędzić kilka godzin przy modelowaniu czy rzeźbienu jakiegoś obiektu. Jest ogromnym ułatwieniem, lecz dalej nie jest to jeszcze metoda która w 100% odwzoruje nam obiekt i pozwoli na klonowanie rzeczywistości.

W poniższym teście Omówmy kilka sposobów na domowe skanowanie.

Pierwszy, chyba najstarszy z dostępnych to oprogramowanie David3Dlaser scanner.

DAVID 3D LASERSCANNER


David3DLaserScanner to dosyć stary projekt, który powstał do skanowania 3d. Kiedy powstawał David  niewiele osób wiedziało czym jest drukarka 3D, więc był to software głównie dla totalnych geeków, jednak jego rozwój nigdy się nie zatrzymał. Ciągle dochodzą nowe funkcjonalności a około 2 lata temu dodano wsparcie dla lustrzanek cyfrowych, gdzie jakość nagrywania znacznie się zwiększyła. Pomyślano również o  wsparciu do projektorów, dzięki którym można  uzyskać lepszą jakość skanów.

Okej ale na czym to polega…?

Panele referencyjne (te kropki na kartkach a4) stanowią płaszczyznę odniesienia dla naszej kamery i programu. Soft wie ,że są ustawione pod kątem 90 stopni i prostopadłe do kamery, co daje już pewną dozę informacji. Obiekt umieszczony na ich tle, na który pada wiązka światła laserowego „zakrzywia” tą linię ” pod swój kształt”, dzięki czemu kamera dostaje informacje o kształcie jednego „plasterka” naszego obiektu. Skanując cały obiekt za pomocą takiej linii laserowej, program łączy te wszystkie zakrzywienia i warstwa po warstwie, zupełnie jak w druku 3D, powstaje model.

Zamiast linii laserowej, można korzystać z patternów linionych wyświetlanych przez projektor, co wpływa na polepszenie jakości i dokładności. Minusem tej technologii jest jednak to ,że obraz 3d budowany jest na podstawie odbitego światła, co nie zawsze udaje się uzyskać. Błyszczące przedmioty, czy szkło nie zawsze będą dobrze współpracowały z tą techniką – chyba, że poddamy je obróbce lub pokryjemy warstwą talku lub farby.

Podstawowa wersja Davida jest darmowa, umożliwia zapis w obniżonej rozdzielczości ale warto się nią pobawić. Jeżeli lubicie majsterkować to w prosty sposób możecie zbudować swój skaner 3d, a przy pewnym wysiłku i zakupie pełnej licencji, macie szanse na skany o rewelacyjnej jakości,  co udowodnili niektórzy forumowicze na stronie david3d.

 

Skanowanie za pomocą Kinect

 

Kinect to urządzenie dostawiane do konsoli XBOX 360 pozwalające na sterowanie w grze za pomocą gestów naszego ciała.

Gdy urządzenie to wpadło w ręce osób związanych z przetwarzaniem obrazu i technologiami związanymi z szeroko rozumianym  3D, okazało się, że  za pomocą Kinecta można wykonywać dobrej jakości skany 3d.

Do skanowania 3D za pomocą Kinecta istnieje kilka programów, omówimy dwa najpopularniejsze:

ReconstructMe, to jeden z dostępnych programów który doczekał się niedawno aktualizacji do wersji 2.0 dzięki czemu mamy znacznie ładniejszy interface (pierwsza wersja obsługiwana było przez linie komend). Do skanowania wykorzystywany jest czujnik Kinecta który  „widzi” głębie obrazu za sprawą 2 kamer, w tym  jednej pracującej w paśmie widzialnym, a drugiej w podczerwieni.

Rozdzielczość pracy nie jest fenomenalna, natomiast już sposób w jaki korzystamy z urządzenia podczas skanownia znacznie ułatwia cały proces. Dostajemy podgląd na żywo skanowanych obiektów, co umożliwia reagowanie na problemy i „doskanowanie” brakujących elementów, dzięki czemu praca jest mniej uciążliwa. Procesowanie obrazu opiera się na GPU, więc jeżeli tylko jesteśmy wyposażeni w mocną kartę graficzną, wszystko przebiega sprawnie i płynnie.

Kinect niestety „nie widzi” z bliskich odległości, także skanowanie butelki czy kubka, może się okazać nie możliwe. Na szczęście obiekty wielkości postaci ludzkiej lub pomieszczenia nie stanowią problemu i możemy się cieszyć ze skanowania. Jedyny problem to niewielka  mobilności oraz gorsza jakość, jednak sposób i czas pracy jest dużym plusem.

Dokładnie tą samą technologię wykorzystuje Skanect

Prosty interface, ten sam sposób działania, możliwość pracy na kilku platformach, dodatkowa możliwość obróbki modelu i zamówienia go do druku 3D.

Oba rozwiązania wykorzystują nie tylko sensory kinect, ale również carmine i asus xion. Od omawianych rozwiązać nie  można oczekiwać profesjonalnych rezultatów, ale kilka machnięć wirtualnego nożyka w darmowym Scupltris i modele mogą być świetną podstawą do dalszej pracy.

 

123D Catch – czyli skanowanie 3d na podstawie fotografii.

Program 123D Catch dostępny na kilku platformach to propozycja firmy Autodesk. Jest darmowy, wszystkie obliczenia dzieją się  w chmurze więc nie musimy martwić się o moc naszego sprzętu. Dokładność wykonanych skanów jak zawsze jest kwestią sporna, jednak za pomocą kilku tricków i wskazówek można uzyskać bardzo dobre rezultaty.

Program jest dostępny na Windows , iOS oraz przez przeglądarkę na innych systemach operacyjnych. Cały proces skanowania trwa kilka minut jednak nigdy nie mamy pewności jakiego rezultatu możemy się spodziewać. Finalna dokładność nie rzadko zaskakuje, a dzięki, zwiększania punktów referencyjnych ( np. za pomocą wyświetlania na modelu szumu z projektora) daje oszałamiające rezultaty:

Konkurencyjnym rozwiązaniem jest Agisoft który działa w tożsamy sposób z 123dCatch. Jest to płatny, program który dokonuje wszystkich obliczeć z wykorzystaniem zasobów naszego  komputera i wymaga dosyć dużego doświadczenia. Przy dobrych ustawieniach i poprawnie wykonanych zdjęciach rezultaty wykonanych skanów są niesamowite i pokazują ,że taka analiza obrazu może wnieść do świata skanerów bardzo wiele.

123d catch, jest prostym w użytkowaniu programem, dzięki któremu najłatwiej można zacząć własną przygodę ze skanowaniem 3D. Wystarczy standardowy aparat, który zapisuje dane exif (dane o ogniskowej, iso, przesłonie itd) i już możemy zacząć wysyłanie serii zdjęć na serwery 123D.

Do obróbki modelu ze skanów 3d, na początek najlepszy będzie wspominany już Scupltris, który jest prostym w obsłudze, darmowym programem, w którym w bardzo intuicyjny sposób możemy swobodnie modelować bryły, co doskonale nada się do wygładzania powierzchni (np. skóry) w skanach 3d.

Jeżeli macie pytania na tematy związane ze skanowaniem 3D, napiszcie je koniecznie  w komentarzach. Jeżeli macie inne doświadczenia lub możecie polecić ciekawe rozwiązania, komentarze są również do Waszej dyspozycji. Oczywiście nie omówiliśmy wszystkich sposobów na skanowanie 3D, ale staraliśmy się wspomnieć  te, które cieszą się największą popularnością. Z całą pewnością istnieje  jeszcze szereg rozwiązań, dzięki którym możemy zająć się skanowaniem 3D we własnym domu, nie koniecznie decydując się za zakup urządzeń  za „set set set tyśięcy euro”

Andrzej Pawlikowski

źródła: David-3d.com , skanect.manctl.com, reconstrutme.net , 123dapp.com , pixology.com i nasze doświadczenia.

Największa w Polsce społeczność Druku 3D