VXu6DfKYPE

как это будет сделано, надо нажать кнопку «Calibrate». Если камеру откалибровать не удалось, надо проверить, действительно ли сетка полностью видна, и, если необходимо, передвинуть камеру. На данном этапе допустимо убрать подставку с объектом в сторону. После калибровки (рис. 7) можно вернуть подставку с объектом, при этом очень важно не задеть саму камеру, потому что в этом случае калибровку придется повторять заново.

Рис. 6. Образец расположения калибровочной сетки перед камерой

Рис. 7. Интерфейс программы после удачного завершения калибровки

4.6. Процесс съемки объекта происходит во вкладке «3D Laser Scanning». Сначала нужно убедиться, что программа настроена на прием красного лазерного луча (Laser color -> Red), и вручную включить его на установке, после чего следует нажать кнопку Start. Далее осуществляется съемка объекта. Получаемое изображение представляет собой силуэт сканируемого предмета,

12

окрашенного в плавно переходящие радужные цвета. Он должен содержать минимальное количество так называемых пробелов, представляющих собой черные полосы. Для обеспечения оптимального качества скана проход лазерного луча можно осуществить многократно, количество проходов определяется особенностями поверхности объекта (его цветом, ее отражающими свойствами (матовая или глянцевая), наличием прозрачных элементов и т. д.)

После того как образец можно считать отсканированным (в этом случае силуэт имеет минимальное количество пробелов), необходимо остановить процесс съемки кнопкой «Stop». Полученное изображение называется сканом, который является облаком точек, и его предварительно необходимо отредактировать.

Рис. 8. Процесс сканирования

Это можно сделать изменяя значения в пунктах (рис. 8): «Interpolation» – нахождение промежуточных значений функции по имеющемуся набору точек; «Smooth Average» – функция, значения которой в каждой точке определения равны среднему значению исходной функции за предыдущий период, и «Smooth Median». Значения следует определять так, чтобы с поверхности объекта удалить различные неровности, не свойственные образцу, но при этом не потерять мелкие детали, характерные для образца. Это значит, что при сканировании, допустим, ровной поверхности на скане могут появиться небольшие

13

выпуклости, которые не характерны для оригинала. Их и требуется минимизировать. Но в то же время, если такую операцию проводить над объектом, имеющим острые выступы, есть риск, что программа автоматически их сгладит. Таким образом, нужно добиться максимального сходства между объектом сканирования и облаком точек и сохранить получившийся результат в необходимой директории.

4.7.Проделать действия, описанные в п. 4.6, и снять столько сканов объекта, сколько требуется для построения 3D-модели всей поверхности сканируемого образца (он должен сделать полный оборот на 360° вокруг оси подставки, и, кроме того, в поле зрения должна быть верхняя и нижняя часть объекта, чтобы поверхность была отсканирована целиком).

4.8.Осуществить «сшивку» полученных сканов (рис. 9).

Рис. 9. Подразделы, отвечающие за сшивку сканов

5. Последним этапом работы в программе является сборка модели (рис. 10). Под цифрой 1 расположен блок, отвечающий за список обрабатываемых облаков точек. Соответственно, пиктограммами «+» и «–» добавляются/убираются данные, а иконка в виде глаза может скрыть или показать либо все, либо от-

14

дельно выбранные сканы. Блок под кнопкой 2 обозначает основную директорию, куда сохраняются рабочие файлы. Цифра 3 показывает рабочую область, где происходит обработка данных. Для удобного позиционирования облака точек, т. е. для поворота или наклона сканов под нужным углом, для удобства работы необходимо использовать компьютерную мышь: удерживая левую ее клавишу, собранную модель можно свободно перемещать, а удерживая правую – вращать в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.

Рис. 10. Общий вид окна сшивки

Блок 4 содержит инструменты для предварительной обработки данных, полученных в результате сканирования, такие, как видимость, показ, отмена/возврат, очистка (в данном случае при помощи инструментов выделения предлагается пометить интересующий элемент изображения (при выделении он станет красным) и при помощи кнопки удаления очистить скан от него). Также кнопки в блоке «Arrange» позволяют разместить набор сканов в один или несколько рядов, так как по умолчанию они все будут отображаться в одной пространственной области и могут перемешаться. Кнопка «Align» является одним из важнейших инструментов, так как позволяет наиболее точно совмещать сканы. Для того чтобы это сделать, нужно на разных сканах выделить общий, характерный для них фрагмент, например своеобразный выступ или какой-нибудь угол. Если данную операцию выполнить некорректно, программа не сможет рассчитать, как правильно совместить сканы, и нарушит правильность их взаимного расположения. Кнопки блока 5 частично дублируют содержимое блока 4, но позволяют выбрать дополнительные настройки

15

(координатную ось, вокруг которой происходит сведение сканов, угол поворота, текстуры и т. д.), перед тем как стянуть сканы вместе. Блок 6 отвечает за итоговые настройки, предшествующие автоматической сшивке сканов в процессе создания 3D-модели. Эта процедура называется сглаживанием. После нажатия кнопки «Fuse» программа начнет автоматический процесс так называемой сшивки сканов, который заключается в объединении отдельных сканов в единый объект, называемый 3D-моделью. Впоследствии его необходимо будет сохранить в выбранную директорию на диске компьютера.

На основании полученных навыков работы с трехмерным лазерным сканером студентам предлагается самостоятельно осуществить съемку предмета, предложенного преподавателем, и по завершении процесса сканирования создать его 3D-модель.

Контрольные вопросы

1.Какие области применения 3D-сканирования вы можете назвать? Чем данный метод измерений превосходит другие методы получения 3Dмоделей объектов?

2.Какие преимущества и недостатки вы можете выделить у 3D-скани- рования как у метода получения информации о структуре поверхности?

3.Опишите процесс съемки объекта поэтапно, от подготовки до создания окончательного облака точек.

4.Какие факторы, как внешние, так и внутренние, могут оказать негативное влияние на качество сканов ?

16

Содержание отчета

1.Структурные схемы и краткое описание лабораторной установки.

2.Скриншоты полученной 3D-модели.

3.Выводы по лабораторной работе, анализ полученных результатов.

17

Список рекомендуемой литературы

Медведев Е. М., Данилин И. М., Мельников С. Р. Лазерная локация леса и земли: учеб. пособие. М.: Геолидар, 2007. 205 с.

Фрейдин А. Я., Парфенов В. А. Трехмерное лазерное сканирование и его применение для съемки архитектурных сооружений и реставрации памятников // Оптический журн. 2007. Т.74, № 8. С. 44–49.

Тишкин В. О., Парфенов В. А. Точность создания электронных 3D-моде-

лей при лазерном сканировании // Оптический журн. 2012. Т. 79, № 7. С. 84–89. URL: http://opticjourn.ifmo.ru/file/article/8183.pdf (дата обращения: 29.09.2016).

Панкратов В. Б. 3D-cканер VI-930 Konica Minolta: методические указания для практических занятий. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2007. 48 с.

Тишкин В. О., Вершинин А. Н. Качество электронных копий физических объектов // Науч.-техн. вестн. «Прикладные информационные технологии». Вып. 52. СПб.: Изд-во СПбГУИТМО, 2008 . С. 69–72.

18