Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с 3D-сканера )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трехмерная (3D)
компьютерная графика
Activemarker2.PNG
Основы
Основное использование
похожие темы
Изготовление 3D-модели пряжки ремня Viking с помощью ручного лазерного сканера VIUscan 3D.

3D-сканирование - это процесс анализа реального объекта или среды для сбора данных о его форме и, возможно, его внешнем виде (например, цвете). Собранные данные затем можно использовать для построения цифровых 3D-моделей .

3D сканер может быть основано на многих различных технологий, каждая из которых имеет свои ограничения, преимущества и издержки. Многие ограничения в отношении типов объектов, которые могут быть оцифрованы , все еще существуют. Например, оптическая технология может столкнуться с множеством трудностей с блестящими, отражающими или прозрачными объектами. Например, промышленная компьютерная томография и 3D-сканеры со структурированным светом могут использоваться для построения цифровых 3D-моделей без разрушающего тестирования .

Собранные 3D-данные полезны для самых разных приложений. Эти устройства широко используются индустрией развлечений при производстве фильмов и видеоигр, включая виртуальную реальность . Другие распространенные применения этой технологии включают дополненную реальность , [1] захват движения , [2] [3] распознавание жестов , [4] роботизированное картирование , [5] промышленный дизайн , ортопедические изделия и протезирование , [6] обратный инжиниринг и прототипирование , качество контроль / инспекция и оцифровкакультурных артефактов. [7]

Функциональность [ править ]

3D сканирование в плавник кита скелет в Музее естественной истории Словении (август 2013 года )

Целью 3D-сканера обычно является создание 3D-модели . Эта 3D-модель состоит из облака точек геометрических образцов на поверхности объекта. Затем эти точки можно использовать для экстраполяции формы объекта (процесс, называемый реконструкцией ). Если информация о цвете собирается в каждой точке, то можно также определить цвета на поверхности объекта.

У 3D-сканеров есть несколько общих черт с камерами. Как и у большинства камер, у них есть конусообразное поле зрения , и, как и у камер, они могут собирать информацию только о поверхностях, которые не закрыты. В то время как камера собирает информацию о цвете поверхностей в пределах своего поля зрения , 3D-сканер собирает информацию о расстоянии до поверхностей в пределах своего поля зрения. «Картинка», созданная 3D-сканером, описывает расстояние до поверхности в каждой точке изображения. Это позволяет идентифицировать трехмерное положение каждой точки на изображении.

В большинстве случаев одно сканирование не дает полной модели объекта. Для получения информации обо всех сторонах предмета обычно требуется несколько сканирований, даже сотни, с разных направлений. Эти отсканированные изображения необходимо объединить в общую систему отсчета , процесс, который обычно называется выравниванием или регистрацией , а затем объединить для создания полной 3D-модели. Весь этот процесс, начиная от карты одного диапазона и заканчивая всей моделью, обычно известен как конвейер 3D-сканирования. [8] [9] [10] [11] [12]

Технология [ править ]

Существует множество технологий для цифрового получения формы трехмерного объекта. Эти методы работают с большинством или всеми типами датчиков, включая оптические, акустические, лазерные [13], радиолокационные, тепловые [14] и сейсмические. [15] [16] Хорошо известная классификация [17] делит их на два типа: контактные и бесконтактные. Бесконтактные решения можно разделить на две основные категории: активные и пассивные. К каждой из этих категорий относится множество технологий.

Связаться [ редактировать ]

Координатно - измерительная машину с жестким перпендикулярным оружием.

Контактные 3D-сканеры исследуют объект посредством физического прикосновения, в то время как объект находится в контакте или опирается на прецизионную плоскую поверхность , отшлифованную и отполированную до определенного максимума шероховатости поверхности. Если сканируемый объект не является плоским или не может устойчиво стоять на плоской поверхности, он поддерживается и надежно удерживается на месте приспособлением .

Механизм сканера может иметь три разных вида:

  • Система тележки с жесткими рычагами, плотно удерживаемыми перпендикулярно, и каждая ось скользит по рельсовому пути. Такие системы лучше всего подходят для плоских профилей или простых выпуклых изогнутых поверхностей.
  • Шарнирно-сочлененная рука с жесткими костями и высокоточными угловыми датчиками. Расположение конца руки включает сложную математику, рассчитывающую угол поворота запястья и угол поворота каждого сустава. Это идеально подходит для исследования трещин и внутренних пространств с небольшим отверстием для рта.
  • Может использоваться комбинация обоих методов, например, шарнирно-сочлененный рычаг, подвешенный на движущейся тележке, для картирования больших объектов с внутренними полостями или перекрывающимися поверхностями.

ШМ ( координатно - измерительная машина ) является примером контактного 3D сканера. Он используется в основном на производстве и может быть очень точным. Однако недостатком КИМ является необходимость контакта с сканируемым объектом. Таким образом, сканирование объекта может изменить или повредить его. Этот факт очень важен при сканировании деликатных или ценных предметов, таких как исторические артефакты. Другой недостаток КИМ состоит в том, что они относительно медленны по сравнению с другими методами сканирования. Физическое перемещение рычага, на котором установлен зонд, может происходить очень медленно, а самые быстрые КИМ могут работать только на нескольких сотнях герц. Напротив, оптическая система, такая как лазерный сканер, может работать от 10 до 500 кГц. [18]

Другими примерами являются датчики касания с ручным приводом, используемые для оцифровки глиняных моделей в индустрии компьютерной анимации.

Неконтактный активный [ править ]

Активные сканеры испускают какое-либо излучение или свет и обнаруживают его отражение или излучение, проходящее через объект, чтобы исследовать объект или окружающую среду. Возможные типы используемого излучения включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.

Время полета [ править ]

Этот лидарный сканер можно использовать для сканирования зданий, горных пород и т. Д. С целью создания 3D-модели. Лидар может наводить лазерный луч в широком диапазоне: его голова вращается по горизонтали, зеркало переворачивается по вертикали. Лазерный луч используется для измерения расстояния до первого объекта на его пути.

Времяпролетный 3D лазерный сканер - это активный сканер, который использует лазерный свет для исследования объекта. В основе сканера этого типа лежит времяпролетный лазерный дальномер . Лазерный дальномер определяет расстояние до поверхности по времени прохождения светового импульса туда и обратно. Для излучения светового импульса используется лазер, и измеряется время до того, как отраженный свет будет обнаружен детектором. Поскольку скорость света известна, время прохождения туда и обратно определяет расстояние прохождения света, которое в два раза больше расстояния между сканером и поверхностью. Если - время в оба конца, то расстояние равно . Точность времяпролетного 3D лазерного сканера зависит от того, насколько точно мы можем измерить время: 3.3пикосекунды (прибл.) - это время, за которое свет проходит 1 миллиметр.

Лазерный дальномер определяет расстояние только до одной точки в направлении своего обзора. Таким образом, сканер сканирует все свое поле зрения по одной точке за раз, изменяя направление обзора дальномера для сканирования разных точек. Направление взгляда лазерного дальномера можно изменить либо вращением самого дальномера, либо с помощью системы вращающихся зеркал. Последний метод обычно используется, потому что зеркала намного легче и поэтому их можно вращать намного быстрее и с большей точностью. Типичные времяпролетные лазерные 3D-сканеры могут измерять расстояние от 10 000 до 100 000 точек каждую секунду.

Также доступны времяпролетные устройства в 2D-конфигурации. Это называется времяпролетной камерой . [19]

Триангуляция [ править ]

Принцип работы лазерного триангуляционного датчика. Показаны две позиции объекта.

ТриангуляцияЛазерные 3D-сканеры на базе также являются активными сканерами, которые используют лазерный свет для исследования окружающей среды. Что касается времяпролетного трехмерного лазерного сканера, то триангуляционный лазер направляет лазер на объект и использует камеру для поиска местоположения лазерной точки. В зависимости от того, как далеко лазер падает на поверхность, лазерная точка появляется в разных местах поля зрения камеры. Этот метод называется триангуляцией, потому что лазерная точка, камера и лазерный излучатель образуют треугольник. Длина одной стороны треугольника, расстояние между камерой и лазерным излучателем известны. Также известен угол наклона лазерного излучателя. Угол наклона камеры можно определить, посмотрев на расположение лазерной точки в поле зрения камеры.Эти три части информации полностью определяют форму и размер треугольника, а также указывают положение угла треугольника с лазерной точкой.[20] В большинстве случаев лазерная полоса вместо одной лазерной точки проходит по объекту, чтобы ускорить процесс захвата. Национальный исследовательский совет Канады был одним из первых институтов для развития триангуляцииоснове технологии лазерного сканирования в 1978. [21]

Сильные и слабые стороны [ править ]

У каждого из времяпролетных и триангуляционных дальномеров есть свои сильные и слабые стороны, которые делают их пригодными для различных ситуаций. Преимущество времяпролетных дальномеров заключается в том, что они способны работать на очень большие расстояния, порядка километров. Таким образом, эти сканеры подходят для сканирования больших структур, таких как здания или географические объекты. Недостатком времяпролетных дальномеров является их точность. Из-за высокой скорости света сложно рассчитать время прохождения туда и обратно, а точность измерения расстояния относительно невысока, порядка миллиметров.

Триангуляционные дальномеры с точностью до наоборот. У них ограниченная дальность в несколько метров, но их точность относительно высока. Точность триангуляционных дальномеров составляет порядка десятков микрометров .

Точность времяпролетных сканеров может быть потеряна, когда лазер попадает на край объекта, потому что информация, которая отправляется обратно в сканер, поступает из двух разных мест за один лазерный импульс. Координата относительно положения сканера для точки, которая ударилась о край объекта, будет вычисляться на основе среднего значения и, следовательно, поместит точку в неправильное место. При сканировании объекта с высоким разрешением вероятность попадания луча в край увеличивается, и в результирующих данных будет отображаться шум сразу за краями объекта. Сканеры с меньшей шириной луча помогут решить эту проблему, но их диапазон будет ограничен, поскольку ширина луча будет увеличиваться с увеличением расстояния. Программное обеспечение также может помочь, определив, что первый объект, на который попадет лазерный луч, должен нейтрализовать второй.

При скорости 10 000 точек выборки в секунду сканирование с низким разрешением может занять менее секунды, но сканирование с высоким разрешением, требующее миллионов выборок, может занять минуты для некоторых времяпролетных сканеров. Проблема, которую это создает, - это искажение от движения. Поскольку каждая точка измеряется в разное время, любое движение объекта или сканера исказит собранные данные. Таким образом, обычно необходимо установить как объект, так и сканер на устойчивые платформы и минимизировать вибрацию. Использовать эти сканеры для сканирования движущихся объектов очень сложно.

В последнее время были проведены исследования по компенсации искажений от небольшой вибрации [22] и искажений, вызванных движением и / или вращением. [23]

Лазерные сканеры ближнего действия обычно не могут охватывать глубину резкости более 1 метра. [24] При сканировании в одном положении в течение любого промежутка времени положение сканера может незначительно перемещаться из-за изменений температуры. Если сканер установлен на штатив, и с одной стороны сканера падает яркий солнечный свет, то эта сторона штатива расширяется и медленно искажает данные сканирования с одной стороны на другую. Некоторые лазерные сканеры имеют встроенные компенсаторы уровня, чтобы противодействовать любому перемещению сканера во время процесса сканирования.

Коноскопическая голография [ править ]

В коноскопической системе лазерный луч проецируется на поверхность, а затем прямое отражение вдоль того же пути луча проходит через коноскопический кристалл и проецируется на ПЗС. Результатом является дифракционная картина , которую можно анализировать по частоте для определения расстояния до измеряемой поверхности. Основное преимущество коноскопической голографии заключается в том, что для измерения требуется только один путь луча, что дает возможность измерить, например, глубину тонко просверленного отверстия. [25]

Ручные лазерные сканеры [ править ]

Ручные лазерные сканеры создают трехмерное изображение с помощью механизма триангуляции, описанного выше: лазерная точка или линия проецируется на объект с портативного устройства, а датчик (обычно устройство с зарядовой связью или позиционно-чувствительное устройство ) измеряет расстояние на поверхность. Данные собираются относительно внутренней системы координат, и поэтому для сбора данных, когда сканер находится в движении, необходимо определить положение сканера. Положение может быть определено сканером с использованием эталонных элементов на сканируемой поверхности (обычно липкие светоотражающие пластины, но естественные элементы также использовались в исследовательской работе) [26] [27] или с помощью внешнего метода отслеживания. Внешнее отслеживание часто принимает формулазерный трекер (для определения положения датчика) со встроенной камерой (для определения ориентации сканера) или фотограмметрическое решение с использованием 3 или более камер, обеспечивающих полные шесть степеней свободы сканера. В обоих методах обычно используются инфракрасные светодиоды, прикрепленные к сканеру, которые видны камерой (ами) через фильтры, обеспечивающие устойчивость к окружающему освещению. [28]

Данные собираются компьютером и записываются в виде точек данных в трехмерном пространстве , после обработки их можно преобразовать в триангулированную сетку, а затем в модель автоматизированного проектирования , часто в виде неоднородных рациональных B-сплайновых поверхностей. Ручные лазерные сканеры могут комбинировать эти данные с пассивными датчиками видимого света, которые фиксируют текстуры и цвета поверхности, для создания (или « обратного проектирования ») полной 3D-модели.

Структурированный свет [ править ]

Основная статья: 3D-сканер со структурированным светом

3D-сканеры со структурированным освещением проецируют световой узор на объект и отслеживают его деформацию. Рисунок проецируется на объект с помощью ЖК-проектора или другого стабильного источника света. Камера, немного смещенная от проектора рисунка, смотрит на форму рисунка и вычисляет расстояние до каждой точки в поле зрения.

Сканирование с использованием структурированного света по-прежнему является очень активной областью исследований, и каждый год публикуется множество исследовательских работ. Совершенные карты также оказались полезными в качестве структурированных световых паттернов, которые решают проблему соответствия и позволяют обнаруживать и исправлять ошибки. [24] [См. Morano, R., et al. «Структурированный свет с использованием псевдослучайных кодов», транзакции IEEE по анализу шаблонов и машинному интеллекту .

Преимущество 3D-сканеров со структурированным светом - скорость и точность. Вместо сканирования одной точки за раз, сканеры структурированного света сканируют сразу несколько точек или все поле зрения. Сканирование всего поля зрения за доли секунды уменьшает или устраняет проблему искажения при движении. Некоторые существующие системы способны сканировать движущиеся объекты в режиме реального времени. VisionMaster создает систему 3D-сканирования с 5-мегапиксельной камерой - 5 миллионов точек данных собираются в каждом кадре.

Сканер в реальном времени, использующий цифровую проекцию полос и технику фазового сдвига (определенные виды методов структурированного света), был разработан для захвата, реконструкции и визуализации деталей с высокой плотностью динамически деформируемых объектов (например, мимики) с частотой 40 кадров в секунду. второй. [29] Недавно был разработан другой сканер. К этой системе могут применяться различные шаблоны, а частота кадров для захвата и обработки данных достигает 120 кадров в секунду. Он также может сканировать изолированные поверхности, например, две движущиеся руки. [30] Благодаря использованию метода двоичной дефокусировки был достигнут прорыв в скорости, который может достигать сотен [31] до тысяч кадров в секунду. [32]

Модулированный свет [ править ]

3D-сканеры с модулированным светом освещают объект постоянно меняющимся светом. Обычно источник света просто изменяет свою амплитуду по синусоидальному шаблону. Камера обнаруживает отраженный свет, и величина смещения рисунка определяет расстояние, на которое прошел свет. Модулированный свет также позволяет сканеру игнорировать свет от источников, отличных от лазера, поэтому нет никаких помех.

Объемные техники [ править ]

Медицинский [ править ]

Компьютерная томография (КТ) - это метод медицинской визуализации, который генерирует трехмерное изображение внутренней части объекта из большой серии двумерных рентгеновских изображений, аналогично магнитно-резонансная томография - это еще один метод медицинской визуализации, который обеспечивает гораздо больший контраст. между различными мягкими тканями тела, чем компьютерная томография (КТ), что делает ее особенно полезной при неврологической (мозг), скелетно-мышечной, сердечно-сосудистой и онкологической (рак) визуализации. Эти методы создают дискретное трехмерное объемное представление, которое можно напрямую визуализировать , манипулировать или преобразовывать в традиционную трехмерную поверхность с помощью алгоритмов извлечения изоповерхности .

Промышленное [ править ]

Хотя наиболее распространены в медицине, промышленная компьютерная томография , микротомография и МРТ также используются в других областях для получения цифрового представления объекта и его внутренней части, например, при неразрушающем контроле материалов, обратном инжиниринге или изучении биологических и палеонтологических образцов.

Бесконтактный пассив [ править ]

Решения для пассивной 3D-визуализации сами по себе не испускают никакого излучения, а полагаются на обнаружение отраженного внешнего излучения. Большинство решений этого типа обнаруживают видимый свет, потому что это легко доступное окружающее излучение. Также можно использовать другие типы излучения, например инфракрасное. Пассивные методы могут быть очень дешевыми, потому что в большинстве случаев они не требуют определенного оборудования, а требуют простых цифровых фотоаппаратов.

  • В стереоскопических системах обычно используются две видеокамеры, расположенные немного друг от друга и смотрящие на одну и ту же сцену. Анализируя небольшие различия между изображениями, видимыми каждой камерой, можно определить расстояние в каждой точке изображения. Этот метод основан на тех же принципах, что и стереоскопическое зрение человека [1] .
  • Фотометрические системы обычно используют одну камеру, но делают несколько изображений при различных условиях освещения. Эти методы пытаются инвертировать модель формирования изображения, чтобы восстановить ориентацию поверхности в каждом пикселе.
  • В технике силуэта используются контуры, созданные из серии фотографий вокруг трехмерного объекта на хорошо контрастирующем фоне. Эти силуэты выдавлены и пересекаются, чтобы сформировать визуальную аппроксимацию корпуса объекта. С помощью этих подходов невозможно обнаружить некоторые вогнутости объекта (например, внутреннюю часть чаши).

Фотограмметрические бесконтактные пассивные методы [ править ]

Основная статья: Фотограмметрия
Изображения объекта, снятые с разных точек зрения, например с фиксированной камеры, могут быть сняты для конвейера фотограмметрической реконструкции для создания трехмерной сетки или облака точек.

Фотограмметрия дает достоверную информацию о трехмерных формах физических объектов на основе анализа фотографических изображений. Результирующие трехмерные данные обычно предоставляются в виде облака трехмерных точек, трехмерной сетки или трехмерных точек. [33] Современные программные приложения для фотограмметрии автоматически анализируют большое количество цифровых изображений для трехмерной реконструкции, однако может потребоваться ручное вмешательство, если программное обеспечение не может автоматически определять положения фотографий, что является важным этапом в конвейере реконструкции. Доступны различные пакеты программного обеспечения, включая PhotoModeler , Geodetic Systems , Autodesk ReCap и RealityCapture (см. Сравнение программного обеспечения для фотограмметрии ).

  • Фотограмметрия с близкого расстояния обычно использует ручную камеру, такую ​​как зеркалка с объективом с фиксированным фокусным расстоянием, для захвата изображений объектов для трехмерной реконструкции. [34] К предметам относятся более мелкие объекты, такие как фасад здания , автомобили, скульптуры, камни и обувь.
  • Массивы камер можно использовать для создания трехмерных облаков точек или сеток из живых объектов, таких как люди или домашние животные, путем синхронизации нескольких камер для одновременной фотосъемки объекта с разных точек зрения для реконструкции трехмерных объектов. [35]
  • Широкоугольная фотограмметрия может использоваться для съемки интерьера зданий или закрытых пространств с помощью широкоугольной камеры, например камеры 360 .
  • Аэрофотограмметрия использует аэрофотоснимки, полученные со спутников, коммерческих самолетов или беспилотных летательных аппаратов, для сбора изображений зданий, сооружений и местности для трехмерной реконструкции в облако точек или сетку.

Получение из полученных данных датчика [ редактировать ]

Также возможно полуавтоматическое извлечение зданий из лидарных данных и изображений с высоким разрешением. Опять же, этот подход позволяет моделировать без физического перемещения к месту или объекту. [36]На основе данных, полученных с помощью лидара, может быть создана цифровая модель поверхности (DSM), а затем объекты, расположенные выше земли, автоматически обнаруживаются с помощью DSM. Основываясь на общих знаниях о зданиях, затем используются геометрические характеристики, такие как размер, высота и форма, для отделения зданий от других объектов. Затем извлеченные контуры зданий упрощаются с использованием ортогонального алгоритма для получения лучшего картографического качества. Анализ водоразделов может быть проведен для извлечения линий гребней крыш зданий. Линии гребней, а также информация об уклоне используются для классификации зданий по типам. Затем здания реконструируются с использованием трех параметрических моделей зданий (плоских, остроконечных, шатровых). [37]

Получение с датчиков на месте [ править ]

Лидар и другие технологии наземного лазерного сканирования [38] предлагают самый быстрый автоматизированный способ сбора информации о высоте или расстоянии. лидар или лазер для измерения высоты зданий становится очень перспективным. [39]Коммерческое применение как бортовых лидаров, так и наземных технологий лазерного сканирования доказало свою эффективность в качестве быстрых и точных методов определения высоты зданий. Задача извлечения здания необходима для определения местоположения зданий, высоты земли, ориентации, размера здания, высоты крыш и т. Д. Большинство зданий достаточно подробно описаны в терминах общих многогранников, то есть их границы могут быть представлены набором плоских поверхностей. и прямые. Дальнейшая обработка, такая как отображение контуров зданий в виде полигонов, используется для хранения данных в базах данных ГИС.

Используя лазерное сканирование и изображения, сделанные с уровня земли и с высоты птичьего полета, Фрух и Захор представляют подход к автоматическому созданию текстурированных трехмерных моделей городов. Этот подход включает регистрацию и объединение детальных моделей фасада с дополнительной воздушной моделью. В процессе моделирования с воздуха создается модель с полуметровым разрешением с видом на всю территорию с высоты птичьего полета, включая профиль местности и вершины зданий. Результатом наземного моделирования является детальная модель фасадов здания. Используя DSM, полученную в результате лазерного сканирования с воздуха, они определяют местонахождение транспортного средства и регистрируют наземные фасады в бортовой модели с помощью локализации Монте-Карло (MCL). Наконец, две модели объединяются с разным разрешением для получения 3D-модели.

Используя бортовой лазерный высотомер, Хаала, Бреннер и Андерс объединили данные о высоте с существующими планами зданий. Планы зданий уже были получены либо в аналоговой форме с помощью карт и планов, либо в цифровом виде в 2D ГИС. Проект был сделан для того, чтобы обеспечить автоматический сбор данных путем интеграции этих различных типов информации. Затем модели городов виртуальной реальности генерируются в проекте путем обработки текстур, например, путем картирования наземных изображений. Проект продемонстрировал возможность быстрого приобретения 3D городской ГИС. Подтвержденные планы местности - еще один очень важный источник информации для трехмерной реконструкции здания. По сравнению с результатами автоматических процедур,эти планы местности оказались более надежными, поскольку они содержат агрегированную информацию, которая была сделана явной в результате интерпретации человеком. По этой причине планы земли могут значительно снизить затраты на реконструкцию. Примером существующих данных наземного плана, которые можно использовать при реконструкции здания, являетсяЦифровая кадастровая карта , которая предоставляет информацию о распределении собственности, включая границы всех сельскохозяйственных территорий и планы существующих зданий. Дополнительно информация в виде названий улиц и использования зданий (например, гаража, жилого дома, офисного здания, промышленного здания, церкви) предоставляется в виде текстовых символов. В настоящее время Цифровая кадастровая карта создана как база данных, охватывающая территорию, в основном состоящую из оцифрованных ранее существовавших карт или планов.

Стоимость [ править ]

  • Наземные лазерные сканирующие устройства (импульсные или фазовые) + программное обеспечение для обработки обычно начинаются от 150 000 евро. Некоторые менее точные устройства (например, Trimble VX) стоят около 75 000 евро.
  • Стоимость наземных лидарных систем составляет около 300 000 евро.
  • Также возможны системы, использующие обычные фотоаппараты, установленные на вертолетах с дистанционным управлением ( фотограмметрия ), и стоят около 25 000 евро. Системы, в которых используются фотоаппараты с воздушными шарами, еще дешевле (около 2500 евро), но требуют дополнительной ручной обработки. Поскольку ручная обработка занимает около 1 месяца на каждый день фотосъемки, это по-прежнему является дорогостоящим решением в долгосрочной перспективе.
  • Получение спутниковых снимков - тоже дорогостоящее мероприятие. Стерео изображения высокого разрешения (разрешение 0,5 м) стоят около 11 000 евро. Спутники изображений включают Quikbird, Ikonos. Моноскопические изображения высокого разрешения стоят около 5 500 евро. Изображения с несколько более низким разрешением (например, со спутника CORONA; с разрешением 2 м) стоят около 1000 евро за 2 изображения. Обратите внимание, что изображения Google Планета Земля имеют слишком низкое разрешение для создания точной 3D-модели. [40]

Реконструкция [ править ]

Основная статья: 3D-реконструкция

Из облаков точек [ править ]

В облаке точек , полученное с помощью 3D - сканеров и 3D изображений может быть использовано непосредственно для измерения и визуализации в архитектуре и строительстве мире.

Из моделей [ править ]

Однако в большинстве приложений вместо них используются полигональные 3D-модели, модели поверхностей NURBS или редактируемые модели CAD на основе элементов (также известные как твердотельные модели ).

  • Модели с многоугольной сеткой : в многоугольном представлении формы изогнутая поверхность моделируется как множество маленьких фасеточных плоских поверхностей (представьте себе сферу, смоделированную как диско-шар). Полигональные модели - также называемые сеточными моделями, полезны для визуализации для некоторых CAM (например, для обработки), но обычно являются «тяжелыми» (то есть очень большими наборами данных) и относительно не редактируются в этой форме. Реконструкция в полигональную модель включает в себя поиск и соединение соседних точек прямыми линиями для создания непрерывной поверхности. Для этой цели доступны многие приложения, как бесплатные, так и несвободные (например, GigaMesh , MeshLab , PointCab, kubit PointCloud для AutoCAD, Reconstructor , imagemodel, PolyWorks, Rapidform, Geomagic, Imageware, Rhino 3D и т. Д.).
  • Поверхностные модели : следующий уровень сложности в моделировании включает использование лоскутного одеяла из криволинейных участков поверхности для моделирования формы. Это могут быть NURBS, TS-линии или другие криволинейные представления криволинейной топологии. Используя NURBS, сферическая форма становится настоящей математической сферой. Некоторые приложения предлагают компоновку патчей вручную, но лучшие в своем классе предлагают как автоматическую, так и ручную компоновку. Преимущество этих патчей в том, что они легче и удобнее при экспорте в САПР. Поверхностные модели в некоторой степени доступны для редактирования, но только в скульптурном смысле: толкать и тянуть, чтобы деформировать поверхность. Это представление хорошо подходит для моделирования органических и художественных форм. Поставщики средств моделирования поверхностей включают Rapidform, Geomagic , Rhino 3D., Maya, T Splines и т. Д.
  • Твердые модели САПР : с точки зрения проектирования / производства окончательным представлением оцифрованной формы является редактируемая параметрическая модель САПР. В САПР сфера описывается параметрическими элементами, которые легко редактировать, изменяя значение (например, центральную точку и радиус).

Эти модели САПР описывают не просто оболочку или форму объекта, но модели САПР также воплощают «замысел проекта» (то есть критические особенности и их связь с другими функциями). Примером конструктивного замысла, не очевидного только в форме, могут быть болты проушины тормозного барабана, которые должны быть соосными отверстию в центре барабана. Эти знания будут определять последовательность и метод создания модели САПР; проектировщик, осведомленный об этой взаимосвязи, будет проектировать болты проушины не по внешнему диаметру, а по центру. Разработчик модели, создающий модель САПР, захочет включить как форму, так и замысел проекта в полную модель САПР.

Поставщики предлагают разные подходы к параметрической модели САПР. Некоторые экспортируют поверхности NURBS и оставляют проектировщику САПР для завершения модели в САПР (например, Geomagic , Imageware, Rhino 3D ). Другие используют данные сканирования для создания редактируемой и проверяемой модели на основе элементов, которая импортируется в САПР с неизменным полным деревом функций, в результате чего получается полная собственная модель САПР, отражающая как форму, так и замысел проекта (например, Geomagic , Rapidform). Например, рынок предлагает различные плагины для установленных программ САПР, таких как SolidWorks. Xtract3D, DezignWorks и Geomagic для SolidWorks позволяют управлять 3D-сканированием непосредственно внутри SolidWorks. Тем не менее, другие приложения САПР достаточно надежны для управления ограниченными точками или многоугольными моделями в среде САПР (например, CATIA , AutoCAD , Revit ).

Из набора 2D-срезов [ править ]

Трехмерная реконструкция головного мозга и глазных яблок из изображений DICOM, полученных с помощью компьютерной томографии. На этом изображении области с плотностью кости или воздуха были сделаны прозрачными, а срезы уложены в стопку примерно со свободным пространством. Внешнее кольцо материала вокруг мозга - это мягкие ткани кожи и мышцы за пределами черепа. Черный прямоугольник охватывает фрагменты, обеспечивая черный фон. Поскольку это просто наложенные друг на друга двухмерные изображения, при просмотре на краю срезы исчезают, поскольку они фактически имеют нулевую толщину. Каждое сканирование DICOM представляет примерно 5 мм материала, усредненного в тонкий срез.

КТ , промышленные КТ , МРТ или микро-КТ сканеры создают не облака точек, а набор двухмерных срезов (каждый называется «томограммой»), которые затем «складываются вместе» для получения трехмерного изображения. В зависимости от требуемого результата есть несколько способов сделать это:

  • Объемный рендеринг : разные части объекта обычно имеют разные пороговые значения или плотности оттенков серого. Исходя из этого, можно построить трехмерную модель и отобразить ее на экране. Множественные модели могут быть построены на основе различных пороговых значений, что позволяет разным цветам представлять каждый компонент объекта. Объемный рендеринг обычно используется только для визуализации отсканированного объекта.
  • Сегментация изображения : если разные структуры имеют одинаковые пороговые значения / значения оттенков серого, их невозможно разделить, просто отрегулировав параметры объемного рендеринга. Решение называется сегментацией, ручной или автоматической процедурой, с помощью которой можно удалить нежелательные структуры с изображения. Программное обеспечение для сегментации изображений обычно позволяет экспортировать сегментированные структуры в формат CAD или STL для дальнейшей обработки.
  • Создание сетки на основе изображений : при использовании данных трехмерного изображения для вычислительного анализа (например, CFD и FEA) простое сегментирование данных и построение сетки из САПР может занять много времени и практически невозможно для сложных топологий, типичных для данных изображений. Решение называется построением сетки на основе изображений, автоматическим процессом создания точного и реалистичного геометрического описания данных сканирования.

С лазерных сканирований [ править ]

Лазерное сканирование описывает общий метод взятия пробы или сканирования поверхности с помощью лазерной технологии. Существует несколько областей применения, которые в основном различаются мощностью используемых лазеров и результатами сканирования. Малая мощность лазера используется, когда не нужно влиять на сканируемую поверхность, например, когда ее нужно только оцифровать. Конфокальное или трехмерное лазерное сканирование - это методы получения информации о сканируемой поверхности. В другом маломощном приложении используются системы проецирования структурированного света для измерения плоскостности солнечных элементов [41], что позволяет рассчитывать напряжение более 2000 пластин в час. [42]

Мощность лазера, используемого для лазерного сканирующего оборудования в промышленных приложениях, обычно составляет менее 1 Вт. Уровень мощности обычно составляет порядка 200 мВт или меньше, но иногда и больше.

По фотографиям [ править ]

См. Также: Фотограмметрия.

Сбор 3D-данных и реконструкция объекта могут выполняться с использованием пар стереоизображений. Стереофотограмметрия или фотограмметрия, основанная на блоке перекрывающихся изображений, является основным подходом к 3D-картированию и реконструкции объектов с использованием 2D-изображений. Фотограмметрия с близкого расстояния также достигла уровня, когда камеры или цифровые камеры могут использоваться для захвата изображений объектов, например зданий, и их реконструкции с использованием той же теории, что и аэрофотограмметрия. Примером программного обеспечения, которое может это сделать, является Vexcel FotoG 5. [43] [44] Это программное обеспечение было заменено на Vexcel GeoSynth . [45] Еще одна похожая программа - Microsoft Photosynth .[46] [47]

Сиси Златанова представила полуавтоматический метод получения трехмерных топологически структурированных данных из двумерных аэрофотоснимков . [48] Процесс включает ручную оцифровку ряда точек, необходимых для автоматического восстановления трехмерных объектов. Каждый реконструированный объект подтверждается наложением его каркасной графики на стереомодель. Топологически структурированные 3D-данные хранятся в базе данных и также используются для визуализации объектов. Известное программное обеспечение, используемое для получения трехмерных данных с использованием двухмерных изображений, включает, например, Agisoft Photoscan , [49] RealityCapture , [50] и ENSAIS Engineering College TIPHON (Traitement d'Image et PHOtogrammétrie Numérique).[51]

Франц Роттенштайнер разработал метод полуавтоматического извлечения зданий вместе с концепцией хранения моделей зданий вместе с рельефом и другими топографическими данными в топографической информационной системе. Его подход был основан на интеграции оценок параметров здания в процесс фотограмметрии с применением схемы гибридного моделирования. Здания разбиваются на набор простых примитивов, которые реконструируются индивидуально, а затем объединяются логическими операторами. Внутренняя структура данных как примитивов, так и сложных моделей зданий основана на методах представления границ [52] [53]

В подходе Цзэна к реконструкции поверхности из нескольких изображений используются несколько изображений. Основная идея состоит в том, чтобы изучить возможность интеграции как трехмерных стереоданных, так и калиброванных двумерных изображений. Этот подход мотивирован тем фактом, что в космосе восстанавливаются только надежные и точные характерные точки, которые пережили изучение геометрии нескольких изображений. Недостаточная плотность и неизбежные пробелы в стереоданных должны быть заполнены с помощью информации из нескольких изображений. Таким образом, идея состоит в том, чтобы сначала построить небольшие участки поверхности из стереоточек, а затем постепенно распространять только надежные участки в их окрестностях от изображений на всю поверхность с использованием стратегии лучшего первого. Таким образом, проблема сводится к поиску оптимального участка локальной поверхности, проходящего через заданный набор стерео точек из изображений.

Многоспектральные изображения также используются для обнаружения 3D-зданий. При этом используются данные первого и последнего пульса и нормализованный разностный вегетационный индекс. [54]

Новые методы измерения также используются для получения измерений объектов и между ними из отдельных изображений с использованием проекции или тени, а также их комбинации. Эта технология привлекает внимание из-за ее быстрого времени обработки и гораздо более низкой стоимости, чем при стереоизмерениях. [ необходима цитата ]

Приложения [ править ]

Строительная промышленность и гражданское строительство [ править ]

  • Роботизированное управление : например, лазерный сканер может функционировать как «глаз» робота. [55] [56]
  • Строительные чертежи мостов, промышленных предприятий и памятников
  • Документация по историческим местам [57]
  • Моделирование и верстка сайта
  • Контроль качества
  • Количественные опросы
  • Мониторинг полезной нагрузки [58]
  • Редизайн автострады
  • Установление реперной отметки ранее существовавшей формы / состояния для обнаружения структурных изменений, возникающих в результате воздействия экстремальных нагрузок, таких как землетрясение, удар судна / грузовика или пожар.
  • Создавайте карты ГИС ( геоинформационная система ) [59] и геоматика .
  • Подповерхностное лазерное сканирование в шахтах и карстовых пустотах. [60]
  • Судебно-медицинская документация [61]

Процесс проектирования [ править ]

  • Повышение точности работы со сложными деталями и формами,
  • Координация дизайна продукта с использованием деталей из разных источников,
  • Обновление старых сканов компакт-дисков с помощью более современных технологий,
  • Замена отсутствующих или старых деталей,
  • Снижение затрат за счет предоставления услуг по проектированию в реальном времени, например, на заводах по производству автомобилей,
  • «Передача завода инженерам» с помощью сканов, опубликованных в Интернете, и
  • Экономия командировочных расходов.

Развлечения [ править ]

3D-сканеры используются в индустрии развлечений для создания цифровых 3D-моделей для фильмов , видеоигр и развлечений. Они широко используются в виртуальной кинематографии . В случаях, когда существует реальный эквивалент модели, гораздо быстрее сканировать реальный объект, чем вручную создавать модель с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования. Часто художники лепят физические модели того, что им нужно, и сканируют их в цифровую форму, а не создают цифровые модели непосредственно на компьютере.

3D-фотография [ править ]

3D-селфи в масштабе 1:20, напечатанное Shapeways с использованием гипсовой печати, созданное парком миниатюр Мадуродам из 2D-изображений, сделанных в его фотобудке Fantasitron.
Фотобудка Fantasitron 3D на Мадуродаме

В 3D-сканерах используются камеры для точного представления 3D-объектов. [62] С 2010 года появляются компании, которые создают 3D-портреты людей (3D-фигурки или 3D-селфи [63] ).

Правоохранительные органы [ править ]

Лазерное 3D-сканирование используется правоохранительными органами по всему миру. 3D-модели используются для локальной документации: [64]

  • Места преступления
  • Траектории пули
  • Анализ образца пятен крови
  • Реконструкция аварии
  • Бомбежки
  • Авиакатастрофы и многое другое

Обратный инжиниринг [ править ]

Обратный инжиниринг механического компонента требует точной цифровой модели воспроизводимых объектов. Вместо набора точек точная цифровая модель может быть представлена многоугольной сеткой , набором плоских или изогнутых поверхностей NURBS или, в идеале, для механических компонентов, твердотельной моделью САПР. 3D-сканер можно использовать для оцифровки компонентов произвольной или постепенно изменяющейся формы, а также призматической геометрии, тогда как координатно-измерительная машина обычно используется только для определения простых размеров высокопризматической модели. Затем эти точки данных обрабатываются для создания пригодной для использования цифровой модели, обычно с использованием специального программного обеспечения для обратного проектирования.

Недвижимость [ править ]

Земля или здания могут быть отсканированы в 3D-модель, что позволяет покупателям совершать поездку и осматривать недвижимость удаленно, в любом месте, без необходимости присутствовать на ней. [65] Уже существует по крайней мере одна компания, предоставляющая 3D-сканирование виртуальных туров по недвижимости. [66] Типичный виртуальный тур будет состоять из вида кукольного домика, [67] вида изнутри, а также плана этажа.

Виртуальный / удаленный туризм [ править ]

Окружающая среда в интересующем месте может быть захвачена и преобразована в трехмерную модель. Затем эта модель может быть изучена широкой публикой либо через интерфейс виртуальной реальности, либо через традиционный «2D» интерфейс. Это позволяет пользователю исследовать места, неудобные для путешествий. [68]

Культурное наследие [ править ]

Было проведено множество исследовательских проектов путем сканирования исторических мест и артефактов как для документации, так и для целей анализа. [69]

Комбинированное использование технологий 3D-сканирования и 3D-печати позволяет воспроизводить реальные объекты без использования традиционных методов гипсового литья , которые во многих случаях могут быть слишком агрессивными для обработки драгоценных или хрупких артефактов культурного наследия. [70] В примере типичного сценария применения модель горгульи была получена в цифровом виде с помощью 3D-сканера, а полученные 3D-данные были обработаны с помощью MeshLab . Полученная цифровая 3D-модель была отправлена ​​в машину для быстрого прототипирования, чтобы создать реальную копию оригинального объекта из смолы.

Микеланджело [ править ]

В 1999 году две разные исследовательские группы начали сканирование статуй Микеланджело. Стэнфордский университет и группа под руководством Марка Левоя [71] использовали специальный лазерный триангуляционный сканер, созданный Cyberware, для сканирования статуй Микеланджело во Флоренции, особенно Давида , Приджони и четырех статуй в Капелле Медичи. Сканирование показало плотность точек данных один образец на 0,25 мм, достаточно детализированную, чтобы увидеть следы долота Микеланджело. В результате этих подробных сканирований был получен большой объем данных (до 32 гигабайт), и обработка данных его сканирования заняла 5 месяцев. Примерно в то же время исследовательская группа из IBM во главе с Х. Рашмайером и Ф. Бернардини просканировалаПьета из Флоренции приобретает как геометрические, так и цветные детали. Цифровая модель, полученная в результате кампании сканирования в Стэнфорде, была тщательно использована при последующей реставрации статуи в 2004 году. [72]

Монтичелло [ править ]

В 2002 году Дэвид Любке и др. просмотрел Монтичелло Томаса Джефферсона. [73]Использовался коммерческий времяпролетный лазерный сканер DeltaSphere 3000. Позже данные сканирования были объединены с данными цвета цифровых фотографий для создания Виртуального Монтичелло и экспонатов Кабинета Джефферсона в Художественном музее Нового Орлеана в 2003 году. Виртуальная выставка Монтичелло имитировала окно, выходящее в библиотеку Джефферсона. Экспонат состоял из экрана обратной проекции на стене и пары стереоочков для зрителя. Очки в сочетании с поляризованными проекторами обеспечивали трехмерный эффект. Оборудование для отслеживания положения на очках позволяло дисплею адаптироваться при перемещении зрителя, создавая иллюзию, что дисплей на самом деле является дырой в стене, смотрящей в библиотеку Джефферсона. ДжефферсонВыставка кабинета была барьерной стереограммой (по сути, неактивной голограммой, которая выглядит под разными углами) кабинета Джефферсона.

Клинописные таблички [ править ]

Первые 3D-модели клинописных табличек были приобретены в Германии в 2000 году. [74] В 2003 году в рамках так называемого проекта Digital Hammurabi были приобретены клинописи с лазерным триангуляционным сканером, использующим регулярную сетку с разрешением 0,025 мм (0,00098 дюйма). [75] С использованием 3D-сканеров высокого разрешения Гейдельбергским университетом для приобретения планшетов в 2009 году при разработке GigaMesh Software Framework началась визуализация и извлечение клинописных символов из 3D-моделей. [76] Он был использован для обработки ок. 2.000 оцифрованных в 3D планшетов коллекции Hilprecht в Йенесоздать набор тестовых данных Open Access [77] и аннотированную коллекцию [78] 3D-моделей планшетов, свободно доступных по лицензиям CC BY . [79]

Гробницы Касуби [ править ]

В рамках проекта CyArk 2009 года по 3D-сканированию исторических гробниц Касуби в Уганде , объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО , с использованием Leica HDS 4500 были получены подробные архитектурные модели Музибу Азаала Мпанга, главного здания комплекса и гробницы Кабаков (королей) Уганды. Пожар 16 марта 2010 года сжег большую часть структуры Музибу Азаала Мпанга, и работы по реконструкции, вероятно, будут в значительной степени зависеть от набора данных, созданного миссией 3D-сканирования. [80]

"Пластико ди Рома антика" [ править ]

В 2005 году Габриэле Гуиди и др. отсканировал "Plastico di Roma antica" [81], модель Рима, созданную в прошлом веке. Ни метод триангуляции, ни метод времени пролета не удовлетворяли требованиям этого проекта, поскольку сканируемый объект был одновременно большим и содержал мелкие детали. Однако они обнаружили, что сканер модулированного света может обеспечить как возможность сканировать объект размером с модель, так и необходимую точность. Сканер модулированного света был дополнен триангуляционным сканером, который использовался для сканирования некоторых частей модели.

Другие проекты [ править ]

3D Encounters проект в Petrie музее египетской археологии целей использовать 3D лазерного сканирование для создания высококачественного 3D библиотеки изображений артефактов и позволяют цифровые командировочные выставки хрупких египетских артефактов, Английское наследие исследовало использование 3D лазерного сканирования для широкого ряд приложений для сбора археологических данных и данных о состоянии, и Национальный центр охраны природы в Ливерпуле также произвел 3D-лазерное сканирование по заказу, в том числе портативные объекты и сканирование на месте археологических памятников. [82] У Смитсоновского института есть проект под названием Smithsonian X 3D.примечательны разнообразием типов 3D-объектов, которые они пытаются сканировать. К ним относятся небольшие объекты, такие как насекомые и цветы, объекты размером с человека, такие как костюм Амелии Эрхарт , и объекты размером с комнату, такие как канонерская лодка «Филадельфия», или исторические места, такие как Лян Буа в Индонезии. Также следует отметить, что данные этих сканирований предоставляются общественности бесплатно и могут быть загружены в нескольких форматах данных.

Медицинский CAD / CAM [ править ]

3D-сканеры используются для захвата 3D-формы пациента в ортопедии и стоматологии . Он постепенно вытесняет утомительную гипсовую повязку. Затем программное обеспечение CAD / CAM используется для проектирования и изготовления ортезов , протезов или зубных имплантатов .

Многие стоматологические системы CAD / CAM и системы CAD / CAM для стоматологических лабораторий используют технологии 3D-сканера для захвата трехмерной поверхности стоматологического препарирования ( in vivo или in vitro ), чтобы произвести цифровую реставрацию с использованием программного обеспечения CAD и, в конечном итоге, произвести реставрацию. окончательная реставрация с использованием CAM-технологии (например, фрезерного станка с ЧПУ или 3D-принтера). Системы, устанавливаемые в кресле у врача, предназначены для облегчения трехмерного сканирования препарата in vivo и изготовления реставрации (например, коронки, накладки, вкладки или винира).

Обеспечение качества и промышленная метрология [ править ]

Оцифровка реальных объектов имеет жизненно важное значение в различных областях применения. Этот метод особенно применяется в промышленном контроле качества для измерения точности геометрических размеров. Промышленные процессы, такие как сборка, сложны, высоко автоматизированы и обычно основаны на данных САПР (автоматизированного проектирования). Проблема в том, что такая же степень автоматизации требуется и для обеспечения качества. Например, собрать современный автомобиль - очень сложная задача, поскольку он состоит из множества частей, которые должны стыковаться вместе в самом конце производственной линии. Оптимальная производительность этого процесса гарантируется системами обеспечения качества. В частности, необходимо проверять геометрию металлических деталей, чтобы убедиться, что они имеют правильные размеры, подходят друг к другу и, наконец, работают надежно.

В рамках процессов с высокой степенью автоматизации полученные геометрические размеры передаются на машины, которые производят желаемые объекты. Из-за механических погрешностей и истирания результат может отличаться от его цифрового номинала. Чтобы автоматически зафиксировать и оценить эти отклонения, изготовленную деталь также необходимо оцифровать. Для этого применяются 3D-сканеры, которые генерируют точечные образцы с поверхности объекта, которые в конечном итоге сравниваются с номинальными данными. [83]

Процесс сравнения 3D-данных с моделью CAD называется CAD-Compare и может быть полезным методом для таких приложений, как определение характера износа пресс-форм и инструментов, определение точности окончательной сборки, анализ зазоров и промывок или тщательный анализ. сложные скульптурные поверхности. В настоящее время лазерные триангуляционные сканеры, структурированный свет и контактное сканирование являются преобладающими технологиями, используемыми в промышленных целях, при этом контактное сканирование остается самым медленным, но в целом наиболее точным вариантом. Тем не менее, технология 3D-сканирования предлагает явные преимущества по сравнению с традиционными измерительными щупами. Сканеры с белым светом или лазерные сканеры точно оцифровывают объекты вокруг, фиксируя мелкие детали и поверхности произвольной формы без контрольных точек или брызг.Вся поверхность покрывается с рекордной скоростью без риска повредить деталь. Графические сравнительные таблицы иллюстрируют геометрические отклонения на уровне всего объекта, обеспечивая более глубокое понимание возможных причин.[84] [85]

Обход стоимости доставки и международных импортных / экспортных тарифов [ править ]

3D-сканирование может использоваться в сочетании с технологией 3D-печати для виртуальной телепортации определенных объектов на расстояния без необходимости их доставки и в некоторых случаях взимания импортных / экспортных пошлин. Например, пластиковый объект можно отсканировать в 3D в Соединенных Штатах, файлы можно отправить на предприятие по 3D-печати в Германии, где объект реплицируется, эффективно телепортируя объект по всему земному шару. В будущем, когда технологии 3D-сканирования и 3D-печати станут все более и более распространенными, правительствам всего мира придется пересмотреть и переписать торговые соглашения и международные законы.

Реконструкция объекта [ править ]

Основная статья: 3D-реконструкция
См. Также: 3D-реконструкция из нескольких изображений

После сбора данных необходимо восстановить полученные (а иногда и уже обработанные) данные с изображений или датчиков. Это может быть сделано в той же программе или, в некоторых случаях, трехмерные данные необходимо экспортировать и импортировать в другую программу для дальнейшего уточнения и / или для добавления дополнительных данных. Такими дополнительными данными могут быть данные GPS-местоположения, ... Кроме того, после реконструкции данные могут быть непосредственно внедрены в локальную (ГИС) карту [86] [87] или карту мира, такую ​​как Google Earth .

Программное обеспечение [ править ]

Используются несколько программных пакетов, в которые импортируются полученные (а иногда уже обработанные) данные с изображений или датчиков. Известные программные пакеты включают: [88]

  • 3DF Зефир
  • Канома
  • Пакет Leica Photogrammetry Suite
  • MeshLab
  • MountainsMap SEM (только для микроскопии)
  • PhotoModeler
  • SketchUp
  • томвиз

См. Также [ править ]

  • ПО для компьютерной 3D-графики
  • 3D печать
  • 3D реконструкция
  • 3D селфи
  • Угловой пиксель
  • Карта глубины
  • Оцифровка
  • Эпиполярная геометрия
  • Сканер всего тела
  • Реконструкция изображения
  • Камера светового поля
  • Фотограмметрия
  • Визуализация дальности
  • Дистанционное зондирование
  • Структурированный световой 3D-сканер
  • Thingiverse

Ссылки [ править ]

  1. ^ Изади, Шахрам и др. « KinectFusion: 3D-реконструкция и взаимодействие в реальном времени с помощью движущейся камеры глубины» . Материалы 24-го ежегодного симпозиума ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса. ACM, 2011.
  2. ^ Moeslund, Томас Б. и Эрик Гранум. « Обзор захвата движений человека на основе компьютерного зрения ». Компьютерное зрение и понимание изображений 81.3 (2001): 231-268.
  3. ^ Wand, Майкл и др. « Эффективное восстановление нежесткой формы и движения по данным 3D-сканера в реальном времени ». ACM Trans. График. 28 (2009): 15: 1-15: 15.
  4. ^ Biswas, Kanad К. и Saurav Kumar Басу. « Распознавание жестов с помощью Microsoft kinect® ». Автоматизация, робототехника и приложения (ICARA), 2011 5-я Международная конференция по. IEEE, 2011.
  5. ^ Ким, Pileun, Jingdao Чен, и Юн К. Чо. « Роботизированное картографирование и регистрация трехмерных облаков точек на основе SLAM ». Автоматика в строительстве 89 (2018): 38-48.
  6. ^ Скотт, Клэр (2018-04-19). «3D-сканирование и 3D-печать позволяют производить реалистичные лицевые протезы» . 3DPrint.com .
  7. ^ О'Нил, Бриджет (2015-02-19). «Задача CyArk 500 набирает обороты в деле сохранения культурного наследия с помощью технологии 3D-сканирования Artec» . 3DPrint.com .
  8. ^ Фаусто Бернардини, Холли Э. Рашмайер (2002). «Трубопровод сбора 3D-моделей» (PDF) . Comput. График. Форум . 21 (2): 149–172. DOI : 10.1111 / 1467-8659.00574 . S2CID 15779281 .  
  9. ^ «Материя и форма - оборудование и программное обеспечение для 3D-сканирования» . matterandform.net . Проверено 1 апреля 2020 .
  10. ^ OR3D. «Что такое 3D-сканирование? - Основы сканирования и устройства» . OR3D . Проверено 1 апреля 2020 .
  11. ^ «Технологии 3D-сканирования - что такое 3D-сканирование и как оно работает?» . Аниваа . Проверено 1 апреля 2020 .
  12. ^ "что такое 3D сканирование" . laserdesign.com .
  13. ^ Хэммуди, К. (2011). Вклад в 3D-моделирование города: реконструкция 3D-модели многогранного здания по аэрофотоснимкам и 3D-моделирование фасада из наземного 3D-облака точек и изображений (Диссертация). Université Paris-Est. CiteSeerX 10.1.1.472.8586 . 
  14. ^ Pinggera, P .; Брекон, Т.П .; Бишоф, Х. (сентябрь 2012 г.). «О кросс-спектральном стерео согласовании с использованием функций плотного градиента» (PDF) . Proc. Британская конференция по машинному зрению . С. 526.1–526.12. DOI : 10.5244 / C.26.103 . ISBN  978-1-901725-46-9. Проверено 8 апреля 2013 года .
  15. ^ Сбор сейсмических данных 3D
  16. ^ «Оптическое и лазерное дистанционное зондирование» . Архивировано из оригинала на 2009-09-03 . Проверено 9 сентября 2009 .
  17. ^ Брайан Керлесс (ноябрь 2000). «От сканирования диапазона к 3D-моделям». ACM SIGGRAPH Компьютерная графика . 33 (4): 38–41. DOI : 10.1145 / 345370.345399 . S2CID 442358 . 
  18. ^ Vermeulen, MMPA, Rosielle, PCJN, и Шеллекенс, PHJ (1998). Разработка высокоточной координатно-измерительной машины 3D . CIRP Annals-Manufacturing Technology, 47 (1), 447-450.
  19. ^ Цуй Ю., Шуон С., Чан Д., Thrun, S., & Theobalt, C. (2010, июнь). 3D-сканирование формы с помощью времяпролетной камеры . В области компьютерного зрения и распознавания образов (CVPR), Конференция IEEE 2010 г. (стр. 1173-1180). IEEE.
  20. ^ Franca, JGD, Gazziro, MA, Ide, А.Н., и Сайто, JH (2005, сентябрь). Система 3D-сканирования, основанная на лазерной триангуляции и переменном поле зрения . In Image Processing, 2005. ICIP 2005. Международная конференция IEEE (Том 1, стр. I-425). IEEE.
  21. ↑ Рой Майер (1999). Канадский ученый: изобретения и инновации от Национального исследовательского совета Канады . Ванкувер: Raincoast Books. ISBN 978-1-55192-266-9. OCLC  41347212 .
  22. ^ Франсуа Блейс; Мишель Пикар; Гай Годен (6–9 сентября 2004 г.). «Точная 3D съемка свободно движущихся объектов». 2-й Международный симпозиум по обработке, визуализации и передаче данных 3D, 3DPVT 2004, Салоники, Греция . Лос-Аламитос, Калифорния: Компьютерное общество IEEE. С. 422–9. ISBN 0-7695-2223-8.
  23. ^ Салил Гоэль; Бхарат Лохани (2014). «Метод коррекции движения для лазерного сканирования движущихся объектов». Письма IEEE по наукам о Земле и дистанционному зондированию . 11 (1): 225–228. Bibcode : 2014IGRSL..11..225G . DOI : 10,1109 / LGRS.2013.2253444 . S2CID 20531808 . 
  24. ^ «Понимание технологии: как работают 3D-сканеры?» . Виртуальные технологии . Проверено 8 ноября 2020 .
  25. ^ Sirat, Г., и Psaltis, D. (1985). Коноскопическая голография. Буквы по оптике, 10 (1), 4-6.
  26. ^ KH Strobl; Э. Майр; Т. Боденмюллер; С. Кильхёфер; В. Зепп; М. Суппа; Д. Буршка; Г. Хирцингер (2009). "Самостоятельный разработчик 3D-моделирования DLR" (PDF) . Труды Международной конференции IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам (IROS 2009), Сент-Луис, Миссури, США . С. 21–28.
  27. ^ KH Strobl; Э. Майр; Г. Хирцингер (2011). «Оценка позы на основе изображений для трехмерного моделирования при быстром ручном движении» (PDF) . Материалы Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA 2011), Шанхай, Китай . С. 2593–2600.
  28. Перейти ↑ Trost, D. (1999). Патент США № 5,957,915. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
  29. ^ Сун Чжан; Пейсен Хуанг (2006). «Измерение трехмерной формы с высоким разрешением в реальном времени» . Оптическая инженерия : 123601.
  30. ^ Кай Лю; Юнчан Ван; Даниэль Л. Лау; Ци Хао; Лоуренс Дж. Хассебрук (2010). «Двухчастотная схема для высокоскоростного трехмерного измерения формы» (PDF) . Оптика Экспресс . 18 (5): 5229–5244. Bibcode : 2010OExpr..18.5229L . DOI : 10,1364 / OE.18.005229 . PMID 20389536 .  
  31. ^ Сун Чжан; Даниэль ван дер Вейде; Джеймс Х. Оливер (2010). «Сверхбыстрый метод фазового сдвига для измерения трехмерной формы» . Оптика Экспресс . 18 (9): 9684–9689. Bibcode : 2010OExpr..18.9684Z . DOI : 10,1364 / OE.18.009684 . PMID 20588818 . 
  32. ^ Yajun Wang; Сун Чжан (2011). «Сверхбыстрая многочастотная фазосдвигающая технология с оптимальной широтно-импульсной модуляцией» . Оптика Экспресс . 19 (6): 9684–9689. Bibcode : 2011OExpr..19.5149W . DOI : 10,1364 / OE.19.005149 . PMID 21445150 . 
  33. ^ "Геодезические системы, Inc." . www.geodetic.com . Проверено 22 марта 2020 .
  34. ^ "Какую камеру следует использовать для фотограмметрии?" . 80.lv . 2019-07-15 . Проверено 22 марта 2020 .
  35. ^ «3D-сканирование и дизайн» . Gentle Giant Studios . Проверено 22 марта 2020 .
  36. ^ Полуавтоматическое извлечение здания из данных LIDAR и изображения с высоким разрешением
  37. ^ 1Автоматическая извлечение и реконструкция зданий по данным LIDAR (PDF) (Отчет). п. 11 . Проверено 9 сентября 2019 .
  38. ^ "Наземное лазерное сканирование" . Архивировано из оригинала на 2009-05-11 . Проверено 9 сентября 2009 .
  39. ^ Хаала, Норберт; Бреннер, Клаус; Андерс, Карл-Генрих (1998). «Городская трехмерная ГИС на основе данных лазерного высотомера и двухмерных карт» (PDF) . Институт фотограмметрии (IFP) .
  40. ^ Гентский университет, географический факультет
  41. ^ «Глоссарий терминов 3D-технологий» .
  42. ^ WJ Walecki; Ф. Сонди; М.М. Хилали (2008). «Быстрая поточная метрология топографии поверхности, позволяющая производить расчет напряжений при производстве солнечных элементов, позволяющая производить более 2000 пластин в час». Измер. Sci. Technol . 19 (2): 025302. DOI : 10,1088 / 0957-0233 / 19/2/025302 .
  43. ^ Vexcel FotoG
  44. ^ "Сбор данных 3D" . Архивировано из оригинала на 2006-10-18 . Проверено 9 сентября 2009 .
  45. ^ "Vexcel GeoSynth" . Архивировано из оригинала на 2009-10-04 . Проверено 31 октября 2009 .
  46. ^ Фотосинт
  47. ^ Сбор 3D данных и реконструкция объекта по фотографиям
  48. ^ Реконструкция 3D-объекта по аэрофотоснимкам (PDF) (Диссертация). Архивировано из оригинального (PDF) 24 июля 2011 года . Проверено 9 сентября 2009 .
  49. ^ "Agisoft PhotoScan" . www.agisoft.com . Проверено 13 марта 2017 .
  50. ^ "RealityCapture" . www.capturingreality.com/ . Проверено 13 марта 2017 .
  51. ^ «Сбор и моделирование трехмерных данных в топографической информационной системе» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 19 июля 2011 года . Проверено 9 сентября 2009 .
  52. ^ "Статья Франца Роттенштейнера" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 20 декабря 2007 года . Проверено 9 сентября 2009 .
  53. ^ Полуавтоматическое извлечение зданий на основе гибридной настройки с использованием трехмерных моделей поверхности и управления данными о зданиях в TIS Ф. Роттенштейнером.
  54. ^ «Мультиспектральные изображения для обнаружения 3D-зданий» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06.07.2011 . Проверено 9 сентября 2009 .
  55. ^ Ларссон, Сорен; Кьелландер, Япония (2006). «Управление движением и сбор данных для лазерного сканирования с помощью промышленного робота». Робототехника и автономные системы . 54 (6): 453–460. DOI : 10.1016 / j.robot.2006.02.002 .
  56. ^ Обнаружение ориентира ротационным лазерным сканером для автономной навигации роботов в канализационных трубах , Маттиас Дорн и др., Труды ICMIT 2003, вторая Международная конференция по мехатронике и информационным технологиям, стр. 600-604, Чечхон, Корея, декабрь. 2003 г.
  57. ^ Ремондино, Фабио. « Запись наследия и 3D-моделирование с помощью фотограмметрии и 3D-сканирования ». Дистанционное зондирование 3.6 (2011): 1104-1138.
  58. ^ Бьюли, А .; и другие. «Оценка объема полезной нагрузки драглайна в реальном времени» (PDF) . Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации . 2011 : 1571–1576.
  59. ^ Ассоциация менеджмента, информационные ресурсы (30 сентября 2012 г.). Географические информационные системы: концепции, методологии, инструменты и приложения: концепции, методологии, инструменты и приложения . IGI Global. ISBN 978-1-4666-2039-1.
  60. ^ Мерфи, Лиам. «Пример: старые горные выработки» . Примеры использования подповерхностного лазерного сканирования . Лиам Мерфи. Архивировано из оригинала на 2012-04-18 . Проверено 11 января 2012 года .
  61. ^ http://www.leica-geosystems.us/forensic/
  62. ^ Curless, Б., & Зейтц, С. (2000). 3D фотография. Примечания к курсу для SIGGRAPH 2000.
  63. ^ https://www.3dgeneration.com/3d-figuren/
  64. ^ https://www.fbi.gov/services/laboratory/forensic-response/crime-scene-documentation
  65. ^ Ламин Махджуби; Клетус Моубела; Ричард Лэйнг (декабрь 2013 г.). «Предоставление услуг в сфере недвижимости за счет интеграции трехмерного лазерного сканирования и информационного моделирования зданий». Компьютеры в промышленности . 64 (9): 1272. DOI : 10.1016 / j.compind.2013.09.003 .
  66. ^ «Matterport превышает 70 миллионов посещений по всему миру и отмечает взрывной рост трехмерных пространств и пространств виртуальной реальности» . Обзор рынка . Обзор рынка . Проверено 19 декабря +2016 .
  67. ^ "Глоссарий VR" . Проверено 26 апреля 2017 года .
  68. ^ Daniel A. Guttentag (октябрь 2010). «Виртуальная реальность: приложения и значение для туризма». Управление туризмом . 31 (5): 637–651. DOI : 10.1016 / j.tourman.2009.07.003 .
  69. ^ Паоло Чиньони; Роберто Скопиньо (июнь 2008 г.). «Примеры 3D-моделей для приложений CH: жизнеспособная и эффективная новая среда или просто технологическое упражнение?» (PDF) . Журнал ACM по вычислительной технике и культурному наследию . 1 (1): 1-23. DOI : 10.1145 / 1367080.1367082 . S2CID 16510261 .  
  70. ^ Scopigno, R .; Cignoni, P .; Pietroni, N .; Callieri, M .; Деллепиан, М. (ноябрь 2015 г.). «Методы цифрового производства культурного наследия: обзор» . Форум компьютерной графики . 36 : 6–21. DOI : 10.1111 / cgf.12781 . S2CID 26690232 . 
  71. ^ Марк Левой; Кари Пулли; Брайан Кёрлесс; Шимон Русинкевич; Дэвид Коллер; Лукас Перейра; Мэтт Гинзтон; Шон Андерсон; Джеймс Дэвис; Джереми Гинзберг; Джонатан Шейд; Дуэйн Фулк (2000). «Цифровой проект Микеланджело: 3D-сканирование больших статуй» (PDF) . Материалы 27-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивной технике . С. 131–144.
  72. ^ Роберто Скопиньо; Сюзанна Браччи; Фаллетти, Франция; Мауро Маттеини (2004). Изучение Дэвида. Диагностические тесты и состояние сохранности . Gruppo Editoriale Giunti. ISBN 978-88-09-03325-2.
  73. ^ Дэвид Любке; Кристофер Лутц; Руи Ван; Клифф Вулли (2002). «Сканирующий Монтичелло» .
  74. ^ «Tontafeln 3D, Hetitologie Portal, Майнц, Германия» (на немецком языке) . Проверено 23 июня 2019 .
  75. ^ Кумар, Субодх; Снайдер, Дин; Дункан, Дональд; Коэн, Джонатан; Купер, Джерри (6–10 октября 2003 г.). «Цифровое сохранение древних клинописных табличек с помощью 3D-сканирования». 4-я Международная конференция по трехмерной цифровой визуализации и моделированию (3DIM), Банф, Альберта, Канада . Лос-Аламитос, Калифорния, США: Компьютерное общество IEEE. С. 326–333. DOI : 10.1109 / IM.2003.1240266 .
  76. ^ Мара, Хьюберт; Кремкер, Сюзанна; Якоб, Стефан; Брекманн, Бернд (2010), «Гигамеш и Гильгамеш - трехмерное многомасштабное интегральное инвариантное извлечение клинописных символов» , Труды Международного симпозиума VAST по виртуальной реальности, археологии и культурному наследию , Дворец Лувр, Париж, Франция: Eurographics Association, стр. 131–1 138, DOI : 10,2312 / ВАНТ / VAST10 / 131-138 , ISSN 1811-864X , извлекаются 2019-06-23 
  77. ^ Мара, Хуберт (2019-06-07), HeiCuBeDa Hilprecht - набор данных Heidelberg Cuneiform Benchmark для коллекции Hilprecht, heiDATA - институциональный репозиторий исследовательских данных Гейдельбергского университета, doi : 10.11588 / data / IE8CCN
  78. ^ Мара, Хуберт (2019-06-07), HeiCu3Da Hilprecht - База данных Heidelberg Cuneiform 3D - Коллекция Hilprecht, heidICON - Die Heidelberger Objekt- und Multimediadatenbank, doi : 10.11588 / heidicon.hilprecht
  79. ^ Мара, Хьюберт; Богач, Бартош (2019), «Нарушение кода на сломанных планшетах: проблема изучения аннотированного клинописи в нормализованных наборах данных 2D и 3D», Труды 15-й Международной конференции по анализу и распознаванию документов (ICDAR) , Сидней, Австралия
  80. ^ Скотт Сидарлиф (2010). «Королевские гробницы Касуби, разрушенные в огне» . Блог CyArk . Архивировано из оригинала на 2010-03-30 . Проверено 22 апреля 2010 .
  81. ^ Габриэле Гуиди; Лаура Миколи; Микеле Руссо; Бернар Фришер; Моника Де Симоне; Алессандро Спинетти; Лука Кароссо (13–16 июня 2005 г.). «3D оцифровка большой модели императорского Рима». 5-я международная конференция по трехмерной цифровой визуализации и моделированию: 3DIM 2005, Оттава, Онтарио, Канада . Лос-Аламитос, Калифорния: Компьютерное общество IEEE. С. 565–572. ISBN 0-7695-2327-7.
  82. ^ Пейн, Эмма Мари (2012). «Методы визуализации в сохранении» (PDF) . Журнал сохранения и музейных исследований . Ubiquity Press . 10 (2): 17–29. DOI : 10,5334 / jcms.1021201 .
  83. ^ Кристиан Тойч (2007). Модельный анализ и оценка наборов точек с оптических 3D-лазерных сканеров (кандидатская диссертация).
  84. ^ «Технологии 3D сканирования» . Проверено 15 сентября 2016 .
  85. ^ Хронология 3D-лазерных сканеров
  86. ^ «Внедрение данных в карту ГИС» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06 мая 2003 года . Проверено 9 сентября 2009 .
  87. ^ Реализация трехмерных данных на картах ГИС
  88. ^ Программное обеспечение для реконструкции