Сканирование¶

Удаление опоры, или опорной поверхности¶

Когда вы снимаете объект, вам редко нужно сохранять в скане поверхность, которая является опорной для объекта. Опция Удаление опоры служит этой цели. Чтобы применить эту опцию, вам нужно использовать определенную схему сканирования: указать поверхность, где располагается объект прежде чем сканировать сам объект. Если данная схема не подходит вам, снимите флажок Включить автоматическое удаление опоры.

1. Откройте панель Съемка

2. Убедитесь, что флажок Включить автоматическое удаление опоры установлен

3. Нажмите Предпросмотр и направьте сканер на поверхность, которая поддерживает объект (напр., стол или пол). На сцене появится серая каркасная плоскость, обозначающая опору.

4. Как только приложение определит ее, появится сообщение «Теперь сканируйте объект».

   Важно

   Если даже Artec Studio не удастся определить опорную поверхность, вы все равно можете начать запись.

5. Направьте сканер на объект и нажмите кнопку Запись ()

6. Отсканируйте объект свободно. Вы можете приостанавливать и возобновлять сессию.

7. Нажмите кнопку Стоп, все сканы переместятся в начало координат, а ось Z будет нормалью к опоре.

8. Закройте панель Съемка, алгоритм Удаление опоры запустится следом за Точной регистрацией и удалит ранее обнаруженную опорную поверхность.

Рис. 41 Сканирование с опцией Включить автоматическое удаление опоры

Возобновление сканирования после прерывания отслеживания траекторий¶

Artec Studio записывает смежные кадры, полагаясь на информацию о характерных элементах на общих участках поверхности. Если сканер перестает узнавать общие характерные элементы, Artec Studio приостанавливает запись. Эта ситуация называется «Отслеживание траектории прервано». Если это случилось, направьте сканер на недавно отсканированный участок. Стоит отметить, что здесь есть нюансы, которые мы рассмотрим ниже.

В Таблица 2 приведено несколько причин прерванного отслеживания траектории. Наиболее частой причиной является слишком быстрое перемещение сканера.

Рис. 42 Предупреждение: отслеживание траекторий прервано

Опция Сканирование с использованием автосборки может облегчить процесс возобновления отслеживания траекторий (включена по умолчанию в настройках приложения). Примите во внимание следующее:

• Artec Studio практически мгновенно переключается из режима Отслеживание траекторий прервано (см. Рис. 42) в Поиск положения, сообщение о котором появляется на зеленом фоне.

• Для продолжения сканирования направьте сканер на уже отсканированный участок

  • Необязательно на один только что снятый, но с достаточным количеством текстурных элементов

  • Старайтесь сохранять исходную ориентацию сканера по направлению к этому участку

• Если приложение успешно восстановит отслеживание траекторий, запись начнется в новый скан. Этот новый скан будет уже совмещен с предыдущим.

В разделе Сканирование с использованием автосборки описано поведение системы в случае, когда опция выключена.

Продолжение съемки со сканов, отмеченных на Рабочей области¶

Автосборка может ускорить или упростить дальнейшую обработку. Но если у вас есть проект со сканами, снятыми методом позиционирования Геометрия + Текстура, и настоящая сцена не изменилась, вы можете сразу же продолжить сканирование:

1. Убедитесь, что опция Сканирование с использованием автосборки включена (Вкл) в Настройках (см. Съёмка).

2. Отметьте иконкой ранее отснятые сканы на панели Рабочая область

3. Select Geometry + Texture tracking and the Continue scanning from scans selected in workspace checkbox in the Scan panel.

4. Нажмите Предпросмотр, направьте сканер на уже отсканированный участок с текстурой, сохраняя при этом исходную ориентацию устройства, затем нажмите кнопку Запись.

5. Если отслеживание траекторий успешно возобновится, то Artec Studio совместит новый скан с выбранными.

Сканирование со склейкой в реальном времени¶

Склейка в реальном времени — специальный режим, в котором Artec Studio строит 3D-модель непосредственно во время сканирования. Это самый простой и быстрый способ получить модель, однако, он не может полностью заменить обычную последовательность операций с сырыми сканами, обрабатываемыми впоследствии. Так, данный режим не рекомендуется в следующих случаях:

• Сцена сканирования большая и количество видеопамяти ограничено

• Объекты сложной формы, которые невозможно отсканировать за одну сессию

• У объекта есть мелкие геометрические элементы

• Случаи, где требуется высокая точность

Склейка в реальном времени доступна для всех методов позиционирования.

1. Откройте панель Съемка

2. Выберите необходимый метод позиционирования

3. Установите флажок Склейка в реальном времени [2]

4. Нажмите Предпросмотр, а затем Запись. Соблюдайте рекомендации, приведенные в разделе Порядок действий при сканировании.

5. Вы можете приостановить и возобновить сессию

6. Когда вы завершите сканирование, на панели Рабочая область появится один или несколько сырых сканов и одна модель с названиями Scan1, Scan2, Scan3, и т. д., и Scan1-Fusion, соответственно. Количество сырых сканов соответствует тому, сколько раз вы приостанавливали и возобновляли сканирование (см. Рис. 43).

Рис. 43 Панель Рабочая область после использования Склейки в реальном времени

Вы можете открыть окно Настройки и в разделе Ресурсы настроить следующие параметры Склейки в реальном времени (см. Настройки склейки в реальном времени):

Размер вокселя

3D-разрешение модели (другими словами, размер шага триангуляционной сетки в миллиметрах.) Чем меньше значение, тем больше геометрических деталей вы можете увидеть и запечатлеть в 3D.

Сканирование с помощью меток¶

В общем случае при использовании сканеров Artec вам не нужны никакие вспомогательные средства. Однако, если ваш объект имеет трудносканируемые участки, использование меток (метки) может улучшить процесс отслеживания траекторий и последующую регистрацию.

Размещение меток¶

Независимо от выбранного метода, вы должны разместить на объекте хотя бы некодированные метки.

Наклейте некодированные метки (Рис. 44) на объект, руководствуясь следующими правилами:

• Старайтесь размещать их на плоских участках

• Избегайте неровных поверхностей

• Не закрывайте маркерами важные геометрические элементы

Рис. 44 Некодированные метки на объекте

Примечание

Размер меток в задается Настройках Artec Studio, как описано в параграфе Настройки фотограмметрии. Если вы используете некодированные маркеры из набора Scan Reference, укажите 5 мм для внутреннего диаметра и 10 мм для внешнего. Метки других производителей следует измерить и внести измеренные значения внешнего и внутреннего диаметров в соответствующие поля диалога настроек.

Разместите кодированные метки, если выбрали фотограмметрию (Использование набора для фотограмметрии (Scan Reference)).

1. Подготовьте объект и окружающую сцену. Все объекты должны оставаться неподвижными во время измерения и сканирования.

2. Разместите крест (Рис. 46) на сцене, убедитесь, что он неподвижно закреплен и хорошо виден со всех ракурсов. Также проверьте, что все метки на нем хорошо видны.

3. Разместите кодированные метки на объекте и на сцене. Важно распределять их в таком порядке, чтобы в каждом фотокадре было видно как минимум шесть-восемь меток. Размещение вразброс предпочтительнее, также избегайте симметрии и выравнивания по прямой.

Рис. 45 Кодированные метки

Использование набора для фотограмметрии (Scan Reference)¶

Совместное использование специальных позиционных меток и результатов фотограмметрических измерений позволяет вам сканировать большие области за один раз, увеличить точность получаемых поверхностей и увеличить производительность за счет сокращения времени постобработки. Единственным недостатком данного метода является необходимость предварительной подготовки. Зато после сканирования вам не нужно будет собирать отсканированные поверхности, и вы сможете сразу перейти к Склейке (см. порядок обработки в Коротко о 3D-сканировании).

Такой синергетический эффект достигается благодаря использованию 3D-сканера Artec и решений для фотограмметрии. На рынке представлено несколько сторонних решений для фотограмметрии. Одним из таких решений является Scan Reference. Набор Scan Reference включает программное и аппаратное обеспечение (см. Рис. 46): цифровой фотоаппарат, эталонный масштабный крест, некодированные метки на клеевой основе (используются приложением Artec Studio для сопоставления отсканированных данных с результатами фотограмметрических измерений) и многоразовые магнитные кодированные метки (необходимы для автоматического выполнения фотограмметрических измерений в программе Scan Reference).

Рис. 46 Набор Scan Reference

Набор включает (слева направо): кодированные метки (на переднем плане), цифровой фотоаппарат, эталонный масштабный крест, катушка ленты с некодированными метками, кейс для транспортировки

Чтобы выполнить сканирование с использованием меток, следуйте инструкциям ниже:

1. Снимите несколько фотографий объекта с разных ракурсов. Рекомендации по настройке фотокамеры, выбору ракурсов, количеству снимков и меток в каждом кадре можно найти в руководстве пользователя Scan Reference и статье FAQ. Общие рекомендации следующие:

1. Снимайте фотографии с расстояния 0,5–1,5 метра с включенной вспышкой

2. Каждая фотография должна включать как можно больше меток и каждая метка должна присутствовать как минимум на десяти фотографиях

3. Крест целиком должен быть запечатлен на первых 10–12 фотографиях

4. Снимите объект со всех ракурсов

1. Уберите крест и кодированные метки со сцены.

2. Подключите фотоаппарат к компьютеру, скопируйте фотографии и обработайте их в программе Scan Reference. Как только вычисления будут завершены, на экране отобразятся результаты фотограмметрических измерений объекта. Результаты могут быть представлены в виде таблицы или пространственной модели.

3. Сохраните точечную модель в *.obc файл. Этот формат является стандартным для программы.

4. Откройте панель Съемка в Artec Studio. Выберите Метки под заголовком Метод позиционирования.

5. Нажмите кнопку Загрузить метки из файла и укажите путь к OBC файлу.

6. Отсканируйте объект. Когда вы закончите, программа соберет все сканы.

Важно

Если вы не хотите, чтобы текстурные и геометрические характерные элементы облегчали сканирование по меткам, установите флажок Отключить гибридный метод позиционирования для .obc (Настройки фотограмметрии).

Особенности сканирования с помощью Spider¶

Поскольку Artec Spider имеет меньшее по сравнению с Artec EVA поле зрения и обеспечивает более высокую точность, сканирование с его использованием может представлять трудности. Следуйте рекомендациям, приведенным в разделе Приемы сканирования, а также советам ниже:

• Используйте вращающийся стол по возможности

• Используйте кусок бумаги с текстом в качестве искусственной текстуры

• Перепроверьте, что объекты не изменили свою форму и положение

• В некоторых случаях попробуйте подрегулировать чувствительность (см. Чуствительность). Избегайте крайних значений.

Сканер Artec Spider рекомендуется использовать, после того как он достигнет своей рабочей температуры. Сразу после подключения к компьютеру или к электросети сканер начинает нагреваться. Если открыть панель Съемка, на ней помимо прочей информации отобразятся данные о текущей и оптимальной температурах устройства. Прогрев идет быстрее, когда Artec Spider находится в режиме Предпросмотр. В этом случае на панели Съемка отображается и расчетное время, оставшееся до достижения сканером оптимальной температуры.

Особенности сканирования с помощью сторонних 3D-сенсоров¶

Сторонние 3D-сенсоры (см. Сторонние 3D-сенсоры) не предназначены для выполнения 3D-сканирования. Будучи универсальными устройствами, произведенными с использованием дешевых компонентов, они позволяют сканировать объекты, но качество отснятых поверхностей и текстуры гораздо хуже, чем в случае использования профессиональных 3D-сканеров Artec (см. Рис. 47).Рабочие диапазоны и поля зрения всех поддерживаемых в Artec Studio Ultimate 3D-сенсоров приведены на Рис. 172.

При сканировании сторонними 3D-сенсорами имейте в виду следующее:

Обеспечение хорошего освещения крайне важно

поскольку ни один из 3D-сенсоров не имеет встроенной вспышки. Кроме этого, использование данных устройств исключает возможность настройки яркости снимаемой текстуры. Поэтому хорошее освещение так критично для получения модели приемлемого качества. Не стоит чрезмерно освещать объект, использовать направленные источники света и люминесцентные лампы. Intel RealSense R200 особенно чувствителен к прямому солнечному свету.

При работе с сенсорами PrimeSense и Asus Xtion

применяйте специальную технику, призванную помочь вам снимать поверхности с равномерной яркостью:

1. Нажмите кнопку Предпросмотр

2. Направьте сенсор на объект и держите его порядка пяти секунд, пока он настроит баланс белого и экспозицию

3. Нажмите кнопку Запись

4. Плавно перемещайте сканер, чтобы снять сцену

5. Во время сканирования держите сенсор как можно ближе к объекту

Большинство сторонних устройств работают в режиме Склейки в реальном времени

за исключением Kinect вер. 2. Более того, этот режим является стандартным для 3D-сенсоров Intel RealSense.

Рис. 47 Снятый и обработанный объект

(скан Artec EVA слева и PrimeSense справа)

Особенности сканирования с помощью MHT¶

Лампа-вспышка в сканере Artec MHT имеет очень большое, но все же ограниченное число циклов работы, поэтому всегда проверяйте, что выключили сканер, когда он не используется. Не оставляйте сканер включенным в режиме максимальной (15 кадров в секунду) частоты съемки на длительное время. Artec Studio автоматически выключит сканер Artec MHT после пяти минут непрерывной работы. Оптимальный режим работы/простоя сканера составляет 3/7 минут, то есть 3 минуты сканирования и 7 минут простоя. Это позволит значительно увеличить жизненный цикл вспышки.

Настройка яркости текстуры¶

Яркость текстуры можно настроить в режиме Предпросмотр. Перемещая ползунок, вы можете увеличить или уменьшить яркость кадров, снимаемых цветной камерой (см. Рис. 49). Обратите внимание, что яркость текстуры влияет на качество текстуры, а также на стабильность отслеживания траекторий. Также следуйте рекомендациям, приведенным на Таблица 3.

Рис. 49 Настройка яркости для цветной камеры

Яркость уменьшена слева и увеличена справа (действительное положение ползунка не показано для удобства)

Чуствительность¶

Вы можете подрегулировать Чувствительность для 3D-сканеров Artec, если приложение не может восстановить определенные поверхности. Увеличение чувствительности позволит сканеру снимать черные, отражающие, полупрозрачные и тонкие объекты (такие, как человеческие волосы). Чем выше чувствительность, тем более шумными будут записываемые поверхности. Высокие значения могут также снизить скорость сканирования.

Частота съемки текстурных кадров¶

Задайте частоту съемки текстурных кадров с помощью соответствующего ползунка в диалоге Настроек (см. Режим записи текстур и Рис. 144).

Выключение вспышки сканера¶

Если в силу обстоятельств вы не можете использовать вспышку сканера, выполните следующие действия.

Рис. 50 Влияние внешнего освещения на результаты съемки

Слева: вспышка выключена, внешнее освещение довольно слабое; результат — темная текстура. Справа: вспышка выключена, внешнее освещенние улучшено; результат — хорошая текстура.

Стоит отметить, что выключение вспышки должно быть компенсировано достаточным внешним освещением. По нашим данными, с выключенной вспышкой текстуру приемлемого качества можно получить, если освещенность сканируемой поверхности составляет не менее 1000 люксов. Сравните модели (Рис. 50), снятые при различных условиях освещения.

Для получения текстурированной модели без использования вспышки сканера выполните следующие шаги:

1. Откройте панель Съемка, нажмите на ссылку Дополнительно

2. Выключите текстурную вспышку, установив флажок Выключить вспышку

3. Создайте хорошее внешнее освещение. Не используйте люминесцентные лампы.

4. Нажмите Предпросмотр и направьте сканер на объект

5. Настройте Яркость текстуры и Время экспозиции для текстуры. В большинстве случаев значения следует выбирать максимально маленькие, поскольку увеличение яркости может вызвать появление текстурного шума, а увеличение времени экспозиции — ее размытие (потерю четкости). Вместо регулировки ползунков попробуйте еще больше улучшить освещение.

6. Снимите сцену

7. Чтобы получить текстурированную модель, выполните требуемую обработку, как описано в Обработка данных

8. Настройте параметры текстуры для получившийся модели, как написано в Корректировка текстуры. Особое внимание следует уделить ползункам Оттенок и Насыщенность. Перемещая ползунок Оттенок, вы можете исправить нежелательные цвета текстуры.

Настройка времени экспозиции¶

Вы можете настроить время экспозиции для текстуры в режиме Предпросмотр. Настраивайте этот параметр вместе с Яркостью текстуры. Увеличение времени экспозиции может вызвать размытие текстуры. Не изменяйте стандартное значение без необходимости.

Выключение записи текстур¶

Снимите флажок Не снимать текстуру, если вы не хотите сохранять текстурную информацию в ваших сканах. Он располагается на панели в разделе Дополнительно и выключает как текстурную камеру, так и вспышку сканера. Заметьте, что эта опция недоступна для сканера Artec EVA Lite. Не забывайте установить флажок по завершению съемки без текстуры. Иначе в следующий раз, когда вы захотите начать обычную съемку, режим гибридного метода позиционирования может оказаться недоступным.

Уменьшение скорости сканирования¶

Artec EVA производит съемку объектов с частотой до 15 кадров в секунду, в то время как Artec Spider — до 7,5. Стандартные значения гарантируют комфортное сканирование с плавными движениями. Однако, если вам не походит такая скорость, вы можете уменьшить ее. В этом случае Artec Studio будет записывать меньше одинаковых кадров и регистрировать их быстрее. Для этого используйте ползунок Скорость сканирования на панели Съемка.

Дополнительные настройки¶

Задайте собственное наименование скана и начальный порядковый номер

путем ввода значений в поля Префикс имени и Начать с. Из этих значений формируется название сканов на панели Рабочая область (см. Рис. 73, слева). Так, стандартные значения «Scan» и номер «1» можно изменить, например, на «Скан» и «14».

Настройте резервное сохранение отсканированных данных на диск

Включить режим съемки с одновременной записью отсканированных данных на диск посредством установки флажка Сохранять копию скана на диск. Опция доступна только в случае, если вы работаете с уже сохраненным проектом (см. Сохранение проекта), и может быть полезна при съемке большого количества 3D-данных на рабочей станции с недостаточным объемом оперативной памяти.

Укажите задержку (в секундах) перед записью

с помощью поля Задержка перед началом записи в разделе Дополнительно панели Съемка. Тогда после нажатия на кнопку Запись приложение задержит непосредственное начало записи на заданное количество секунд. Чтобы убрать задержку, установите значение, равное нулю.

Уменьшите заданные границы рабочей зоны

с помощью ползунков Ближняя (мм) и Дальняя (мм) на панели Съемка. Там вы можете уменьшить диапазон в пределах заданных границ.

Задайте границы рабочей зоны (в миллиметрах)

По умолчанию Artec Studio известны значения минимальной и максимальной границ рабочего диапазона расстояний для устройства, в пределах которого следует располагать плоскости отсечения. Данные значения привязаны к типу подключенного устройства и обеспечивают хорошее качество сканируемых 3D-данных. Тем не менее границы рабочего диапазона сканеров Artec L и 3D-сенсоров можно переопределить, если точность сканирования второстепенна. Для этого в диалоге настроек на странице Съемка надо установить флажок Переопределить диапазон глубин, после чего ввести новые границы диапазона сканирования (подробнее о настройках съемки в разделе Съёмка).

Предупреждение

Нестандартные значения рабочего диапазона сканера могут привести к потере точности.