Scanner 3D - Sve što trebaš znati !

Trodimenzionalni skener je 3D uređaj za skeniranje i nabavku
Trodimenzionalni skener je 3D uređaj za skeniranje i nabavku

3D skener

Trodimenzionalni skener je uređaj koji analizira objekte ili njihovo blisko okruženje kako bi prikupio tačne informacije o obliku i eventualno izgledu (boja, tekstura) njih. Tako prikupljeni podaci se tada mogu koristiti za konstruisanje trodimenzionalne računarske grafike (digitalnih objekata) u različite svrhe.


Ove uređaje industrija zabave široko koristi za filmove ili video igre. 3D digitalne slike skeniranih objekata se koriste i za industrijski dizajn, dizajn proteze, obrnuto inženjerstvo, kontrolu kvaliteta (digitalni repozitorija) ili dokumentaciju kulturnih objekata.

Beskonačni skeneri se mogu podijeliti u dvi
DVI
"Digital Visual Interface" (DVI) ili Digital Video Interface je izumio Digital Display Working Group (DDWG). To je digitalna veza koja se koristi za povezivanje grafičke kartice sa ekranom.
To je samo prednost (u odnosu na VGA) na ekranima gdje su pikseli fizički odvojeni. DVI link stoga značajno poboljšava kvalitet ekrana u odnosu na VGA vezu sa :
je glavne kategorije, aktivne i pasivne skenere. Oni sami padaju u mnoge potkategorije prema svom tehnološkom principu.
Ovaj skener se može koristiti za skeniranje zgrada
Ovaj skener se može koristiti za skeniranje zgrada

Skener vremena leta

Lidar skener se može koristiti za skeniranje zgrada, geoloških formacija itd. za proizvodnju trodimenzionalnog modelovanja. Njegov radijus je orijentalan preko vrlo širokog horizonta : zahvaljujući horizontalnoj rotaciji glave, ogledalo ga usmjerava okomito. Laserski zrak se koristi za mjerenje udaljenosti od prvog objekta koji reže zraku.

Lidar 3D skener je aktivni uređaj koji koristi laserski zrak za sondiranje subjekta. U srcu ove vrste skenera je laserski daljinomjer za izračunavanje udaljenosti od površine predmeta proučavanog brojanjem vremena potrebnog za okruglo putovanje pulsa reflektovanog laserskog zraka.

Pošto je brzina svjetlosti - C - poznata, vrijeme povratka čini mogućim određivanje udaljenosti koju je prevalila svjetlost, što je dvostruko veća udaljenost između skenera i površine. Ocito, tacnost skenera vremena leta zavisi od tacnosti mjerenja vremena povratka - T - , znajuci da je 3,3 picosekunda priblizano vreme koje je potrebno svetlosti za putovanje milimetar.

Laserski daljinomotrač otkriva samo jednu po jednu tačku u smjeru u kojem je uperen. Da bi to učinio, uređaj skenira cijelo svoje polje gledišta po tačku i sa svakim mjerenjem mora promijeniti smjer gledanja. Može se promijeniti rotirajući sam uređaj ili pomoću sistema rotirajućih ogledala. Ova ova metoda se najčešće koristi jer su ogledala lakša i mogu brže mijenjati smjer s većom preciznošću.

3D skeneri mogu mjeriti udaljenost od 10.000 do 100.000 poena u sekundi.
Skener emitira laserski zrak koji se, u dodiru s objektom, odražava natrag na laserski skener
Skener emitira laserski zrak koji se, u dodiru s objektom, odražava natrag na laserski skener

Fazni skener smjene

Druga tehnologija koju koriste laserski skeneri za mjerenje udaljenosti je mjerenje fazne smjene. Skener emitira laserski zrak koji se, u dodiru sa objektom, odražava natrag na laserski skener. Emisijski talasni dužina lasera varira u zavisnosti od dobavljača. Ogledalo skenera vraća laserski zrak vertikalno istom objektu. Vertikalni ugao je kodiran u isto vrijeme kada i mjerenje udaljenosti.

Laserski skener rotira 360° na sebi horizontalno. Horizontalni ugao se računa istovremeno sa mjerenjem udaljenosti. Udaljenost kao i vertikalni i horizontalni ugao daju polarnu koordinatu (δ, α, β) koja se pretvara u kartezijsku koordinatu (x, y, z). Neki laserski skeneri koriste faznu tehnologiju mjerenja pomaka za mjerenje udaljenosti od površine. Uređaj projektuje infracrveni laserski zrak koji se vraća na skener refleksije. Izračunava udaljenost do milimetra analizirajući fazni pomak između emitovanog radijusa i primljenog radijusa.
Laserski zrak poznatog sine talasa raspršen je laserskim izvorom.

Ovo je "svjetlo koje se emitira". Dio laserske zrake se odražava od mete do izvora. Ovo se zove "povratno svjetlo". Faza ove "povratne svjetlosti" se uspoređuje s onom odašiljane svjetlosti za koju se zna da određuje "historiju odašiljene svjetlosti". Razlika između dva vrha naziva se "fazni pomak". Dobijena fazna smjena odgovara 2π x vremenu leta x frekvenciji modulacije. Fazni skeneri za smjene su uglavnom brži i precizniji od 3D laserskih skenera za vrijeme leta, ali imaju manji domet.
Triangulacioni laserski skener je aktivni skener koji koristi lasersko svjetlo za sondu svoje okoline
Triangulacioni laserski skener je aktivni skener koji koristi lasersko svjetlo za sondu svoje okoline

Triangulacioni skener

Triangulacioni laserski skener je aktivni skener koji također koristi lasersko svjetlo za sondu svoje okoline. Ukazuje na subjekt sa snopom kao za onaj u vremenu leta i koristi kameru da locira tačku.
U zavisnosti od udaljenosti do površine, tačka se pojavljuje na različitoj lokaciji u polju prikaza uređaja. Ova tehnika se zove trougaonica jer laserska tačka, kamera i laserski emiter čine trougao. Poznata je dužina jedne strane trougla, udaljenost između kamere i laserskog emitera. Poznat je i ugao sa strane laserskog emitera.

Ugao na strani kamere može se odrediti gledanjem lokacije laserske tačke u pogledu kamere. Ova tri podatka određuju oblik i dimenzije trokuta i daju položaj laserske tačke.
U većini slučajeva, laserska traka, a ne tačka, skenira objekat kako bi ubrzala proces akvizicije.


U konoskopskom sistemu laserski zrak se projicira na površinu
U konoskopskom sistemu laserski zrak se projicira na površinu

Konoskopska holografija

U konoskopskom sistemu laserski zrak se projicira na površinu, zatim refleksija kroz isti snop prolazi kroz birefringentni kristal i šalje se na CDD senzor.

Frekvencija obrazaca difrakcije se može analizirati i olakšava određivanje udaljenosti od ove površine. Glavna prednost konoskopske holografije je kolinearnost, to jest da je jedna snopa (okruglo putovanje) neophodna za izvođenje mjerenja, što omogućava mjerenje na primjer dubine fino izbušene rupe koja je nemoguća triangulacijom.
Ručni laserski skeneri stvaraju 3D slike iz principa triangulacije
Ručni laserski skeneri stvaraju 3D slike iz principa triangulacije

Ručni skener

Ručni laserski skeneri stvaraju 3D slike iz principa triangulacije : laserska tačka ili linija se projicira na objekat koristeći ručni uređaj i senzor (tipično CDD senzor ili uređaj osjetljiv na položaj) mjeri udaljenost od površine.


Pozicije su zabilježene u odnosu na unutrašnji koordinatni sistem i sam skener koji je u pokretu mora se tada mjeriti.
Položaj se može odrediti skenerom koristeći karakteristične referentne tačke na površini koja se skenira (tipično adhezivne reflektirajuće trake) ili pomoću vanjske metode praćenja.
Uređaj odgovoran za ovo praćenje je u obliku koordinatne mjerne mašine opremljene ugrađenom kamerom (za definisanje orijentacije skenera) ili u onoj fotogrametrijske naprave pomoću tri ili više kamera koje omogućavaju šest stepeni slobode skenera.


Obje tehnike imaju nastoj koristiti infracrvene LED-ove uključene u skener koji su percifikovani od strane fotoaparata(-a) kroz filtere da bi ih vidjeli unatoč ambijentalnoj rasvjeti.
Informacije se prikupljaju od strane računara i snimaju kao koordinate tačaka koje se nalaze u trodimenzionalnom prostoru, koristeći računarsku obradu ove se mogu pretvoriti triangulacijom u platno, a zatim u računarski model, najčešće u obliku NURBS površina.
Laserski ručni skeneri mogu kombinirati ove podatke s pasivnim vidljivim svjetlosnim prijemnicima – koji snimaju teksture i boje – kako bi rekonstruirali (vidi Obrnuto inženjerstvo) kompletno 3D modeliranje modela.
Strukturirano svjetlo 3D skeneri projiciraju svjetlosni uzorak na temu
Strukturirano svjetlo 3D skeneri projiciraju svjetlosni uzorak na temu

Strukturiran svjetlosni skener

Strukturirani svjetlosni 3D skeneri projiciraju svjetlosni uzorak na tu temu i posmatraju njegovu deformaciju. Uzorak može biti jedno-ili dvodimenzionalni.

Uzmimo primjer linije kao jednodimenzionalni obrazac. Projektiran je na temu pomoću LCD ili laserskog video projektora. Kamera se malo pomaknuo od projektora, bilježi njegovu moguću deformaciju. Tehnika slična triangulaciji se koristi za izračunavanje udaljenosti, a prema tome i položaj tačaka koje ga predstavljaju. Uzorak skenira polje pogleda da bi zabilježio informacije o udaljenosti jednu po jednu traku.

Sada uzmimo primjer obrasca u obliku mreže ili trake. Kamera se koristi za snimanje deformacija i za izračunavanje udaljenosti tačaka koje sastavljaju ovaj obrazac koristi se složeni računarski program.
Složenost je zbog dvosmislenosti. Uzmimo grupu vertikalnih pruga koje pomeću subjekt horizontalno. U najjednostavnijem slučaju, analiza se zasniva na pretpostavci da sekvenca traka vidljivih s lijeva na desno odgovara onoj projektovane laserske slike, tako da je slika najlijevije trake zaista prva od laserske projekcije, sljedeća je druga i tako dalje.

U slučaju ne-trivijalnih meta sa rupama, oluzijama, brzim promjenama dubine, međutim, red više nije nužno verificiran jer su bendovi često skriveni i mogu se čak pojaviti u drugom redu, što podstiče dvosmislenost laserskih traka.

Ovaj specifični problem je nedavno riješen tehnološkim napretkom pod nazivom Multistripe Laser Triangulation (MLT). Strukturirano svjetlo 3D skeniranje je još uvijek aktivno područje istraživanja što rezultira brojnim publikacijama svake godine.

Jaka tačka strukturovanih svjetlosnih 3D skenera je njegova brzina. Umjesto da skeniraju po jednu tačku, skeniraju cijelo polje pogleda odjednom. To ograničava ili eliminira poremećajna pitanja vezana za kretanje. Postojeći sistemi su sposobni skenirati pokretne objekte u realnom vremenu. Nedavno, Song Zhang i Peisen Huang sa Stony Brook Univerziteta razvili su skener na leti koristeći digitalnu projekciju rese i fazni moduliranu tehniku (još jednu strukturiranu metodu svjetlosti).
Ovaj sistem je sposoban da hvata, rekonstruiše i reproducira detalje objekata koji se deformišu tokom vremena (kao što je izraz lica) brzinom od 40 okvira u sekundi.
3D skeneri s moduliranim svjetlom osvijetljavaju subjekt koristeći promjenljivu svjetlost
3D skeneri s moduliranim svjetlom osvijetljavaju subjekt koristeći promjenljivu svjetlost

Modulirani svjetlosni skener

Svetlo-modulirani 3D skeneri osvetljavaju subjekt koristeći svetlo koje se menja. Obično, izvor svjetlosti ima ciklus čija amplituda opisuje sinusoidni uzorak. Kamera otkriva reflektiranu svjetlost, mjeri razmjere njegove varijacije i određuje udaljenost koju je svjetlost preputovala.
Modulirano svjetlo također omogućava skeneru da zanemari izvor svjetlosti osim onog lasera, tako da nema smetnji.
Pasivni ne-kontaktni 3D skeneri su zasnovani na otkrivanju reflektovane okolinske radijacije
Pasivni ne-kontaktni 3D skeneri su zasnovani na otkrivanju reflektovane okolinske radijacije

Beskonačan skener - pasivan

Ne-kontaktni skeneri - pasivni, ne emitujući bilo koju vrstu zračenja, temelje se na otkrivanju reflektovane okolinske radijacije.

Većina skenera ovog tipa otkriva vidljivo svjetlo jer je odmah dostupna. Mogu se koristiti i druge vrste zračenja, kao što je infracrvena. Pasivne metode mogu biti jeftine, s obzirom da u većini slučajeva ne zahtijevaju specifičan uređaj za emisiju.
Stereoskopski 3D skeneri koriste dvije video kamere
Stereoskopski 3D skeneri koriste dvije video kamere

Stereoskopski skeneri

Stereoskopski sistemi obično koriste dvi
DVI
"Digital Visual Interface" (DVI) ili Digital Video Interface je izumio Digital Display Working Group (DDWG). To je digitalna veza koja se koristi za povezivanje grafičke kartice sa ekranom.
To je samo prednost (u odnosu na VGA) na ekranima gdje su pikseli fizički odvojeni. DVI link stoga značajno poboljšava kvalitet ekrana u odnosu na VGA vezu sa :
je video kamere, blago razmaknute, ukazujući na istu scenu. Analizirajući manje razlike između slika dva uređaja, moguće je odrediti udaljenost od svake tačke slike. Ova metoda se zasniva na ljudskom stereoskopskom vidu5.
Ove vrste 3D skenera koriste konstrukcije stvorene od slijeda fotografija snimljenih oko trodimenzionalnog objekta.
Ove vrste 3D skenera koriste konstrukcije stvorene od slijeda fotografija snimljenih oko trodimenzionalnog objekta.

Silueta skeneri

Ove vrste 3D skenera koriste konstrukcije stvorene od slijeda fotografija snimljenih oko trodimenzionalnog objekta ispred kontrastne pozadine. Ove siluete su se odmaknule od svoje pozadine i sastavljale se jedna sa drugom na mjestu osa rotacije kamere kako bi se formirala "vizuelna ljuska" aplaksimacija objekta. Ovakvim tehnikama ne otkrivaju se sve vrste konkavnosti objekta - kao što je unutrašnjost zdjele.


Skeneri traže pomoć korisnika
Postoje i druge metode, zasnovane na otkrivanju i identifikaciji karakteristika i oblika niza različitih slika objekta, koje čine moguću konstruaciju njegove amoksimacije. Ova vrsta tehnika je korisna za brzo pravljenje aplaksimacije objekta koji se sačinjava od jednostavnih oblika kao što su zgrade. Za to su sposobni razni komercijalni softveri kao što su iModeller, D-Sculptor ili RealViz-ImageModeler.

Ove vrste 3D skenera su zasnovane na principima fotogramerije. Na način koji koriste metodologiju sličnu panoramskoj fotografiji, osim što se umjesto uzimanja slika iz fiksne tačke radi uzimanja panorame, iz fiksnog objekta uzima niz slika iz različitih tačaka kako bi se ona replicirao.

Modeliranje podataka koje prikuplja skener
Tačka oblaci proizvedeni od strane 3D skenera često nisu koristi kao što jesu. Većina aplikacija ih ne koristi direktno, već umjesto toga koristi 3D modeliranje. To, na primjer, uključuje kao dio 3D poligonalnog modelinga, određivanje i povezivanje susjednih tačaka kako bi se stvorila kontinuirana površina. Za ovaj rad dostupan je veliki broj algoritama (npr. fotomodeler, imagemodel).

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Sa ponosom Vam predstavljamo sajt bez ikakvih oglasa.

Vaša finansijska podrška je ono što nas ohrabruje.

Kliknite !