Обработка данных¶

Выделение данных¶

Выделение поверхностей¶

При двойном щелчке левой кнопки на имени скана откроется панель Поверхности, содержащая список поверхностей выбранного скана (Рис. 73, справа). В случае, если скан состоит из одной поверхности, вместо списка отобразится панель, отображающая данные о ней (Рис. 74).

Выделение определенных кадров отобразит их (и только их) в окне 3D вида. При активации внизу панели опции Показывать остальные выбранные сканы в окне 3D вида также отобразятся выделенные поверхности из других сканов. Существуют следующие способы выделения поверхностей:

• Нажмите ЛКМ на имени кадра, чтобы выделить его, сняв выделение с остальных.

• Нажмите ЛКМ с зажатой клавишей Ctrl, чтобы выделить несколько поверхностей одновременно.

• Нажмите ЛКМ с зажатой клавишей Shift, чтобы выделить последовательную группу кадров в указанном промежутке.

• Нажмите иконку на панели Список поверхностей, чтобы выделить все кадры или снять выделение.

• Используйте выпадающее меню кнопки , чтобы быстро выделить все ключевые или текстурированные кадры.

• Нажмите Ctrl + А, чтобы выделить все кадры.

Нажав кнопку или клавишу Ctrl + P, вы можете запустить поочередную демонстрацию поверхностей, остановить которую можно нажатием кнопки или повторным нажатием Ctrl + P.

Рис. 74 Представление однокадрового скана (модели)

Ревизия сканов¶

Приступая к работе по созданию 3D модели, в первую очередь, необходимо провести предварительную обработку сканов: удалить ненужные поверхности, разделить на отдельные сканы некорректно совмещенные области (если имеются) и вырезать из сцены посторонние объекты.

Возможно появление проблем следующего характера:

Рис. 75 Возможные ошибки сканов

Плохая геометрия слева, неверное совмещение при сканировании в середине и руки, попавшие в кадр, справа

• Сдвиг поверхностей друг относительно друга (см. Рис. 75, слева) может происходить из-за недостаточного количества, малого размера геометрических особенностей на объекте или малого числа полигонов в кадре.

• Некорректно совмещенные части (см. середину Рис. 75) появляются, если алгоритм совмещения в режиме реального времени некорректно определил положение нового кадра относительно предыдущих.

• Попадание в кадр посторонних объектов (см. Рис. 75, справа).

Для выявления мест возникновения ошибок очень помогает визуальный осмотр поверхностей скана. Для этого выделите скан и просмотрите все входящие в него поверхности, зажимая клавишу Стрелка вверх или Стрелка вниз на клавиатуре. Данная техника позволяет легко обнаружить сдвиги поверхностей друг относительно друга.

Редактирование сканов¶

Для редактирования выбранных сканов откройте вкладку Редактор на боковой панели. На панели иконок в окне 3D вида к уже имеющимся добавятся иконки редактирования , , , , и , соответствующие инструментам Позиционирование, Преобразование, Сглаживающая кисть, Ластик, Кисть удаления деталей и Кисть восстановления текстуры.

Рис. 76 Панель Редактор

Перемещение, вращение и масштабирование (Преобразование)¶

Инструмент Преобразование предназначен для перемещения, вращения и масштабирования объектов в окне 3D вида.

Для активации инструмента откройте панель Редактор и выберите Преобразование или нажмите кнопку или клавишу T. Откроется панель с тремя вкладками, соответствующими различным режимам изменения положения объекта в глобальной системе координат. Название активного в данный момент режима отображается в нижней части экрана 3D вида.

Чтобы активировать режим переноса,

нажмите вкладку Перенос или клавишу T. На панели Редактор появятся три текстовых поля с координатами центра локальной системы координат (в мм). Начальное положение локальной системы координат — в центре глобальной. Чтобы переместить объект, выполните любое из следующих действий:

• Введите новые значения координат локальной системы в текстовые поля панели Редактор. Для изменения положения только вдоль определенной оси предварительно нажмите соответствующую клавишу X, Y или Z.

• Свободно перемещайте объект в окне 3D вида с помощью квадратного элемента управления. Или потяните необходимую стрелку рядом с квадратным элементом управления для перемещения только вдоль определенной оси (см. Рис. 77).

Примечание

Если это упростит ориентацию объекта, вы можете сначала указать новое положение для центра локальной системы координат с помощью двойного щелчка мыши в нужной точке поверхности в окне 3D вида.

Рис. 77 Элемент управления в режиме переноса

Чтобы активировать режим вращения,

откройте вкладку Вращение или нажмите клавишу R. На панели Редактор появятся три поля ввода, соответствующие углам Эйлера (в градусах). Изначально значения всех углов равны нулю. Чтобы повернуть модель, выполните любое из следующих действий:

• Введите новые значения углов (в градусах) в текстовые поля панели Редактор.

• Потяните один из круглых элементов управления (см. Рис. 78), чтобы повернуть объект. Нажатие клавиши, соответствующей необходимой оси (X, Y или Z), позволит скрыть элементы управления остальных осей.

Примечание

Если это упростит ориентацию объекта, вы можете сначала указать новое положение для центра локальной системы координат с помощью двойного щелчка мыши в нужной точке поверхности в окне 3D вида.

Рис. 78 Элемент управления в режиме вращения

Чтобы активировать режим масштабирования,

откройте вкладку Масштабирование или нажмите клавишу S. На панели Редактор появится единственное поле ввода с текущим значением масштаба (1.000). Изменить масштаб объекта можно одним из двух способов:

• Введите новое значение масштаба в поле ввода.

• Переместите центр элемента управления (Рис. 79) или один из eго круглых концов в окне 3D вида.

Рис. 79 Элемент управления в режиме масштабирования

После изменения положения модели любым из способов, описанных выше, подтвердите или отклоните внесенные изменения нажатием кнопок Применить или Отмена соответственно. Каждый раз когда вы нажимаете Принять Artec Studio записывает положение модели в историю проекта. Поэтому исходное положение модели можно вернуть после выхода из панели Редактор с помощью кнопки (Отменить) на панели Рабочая область.

Размещение объекта на координатных плоскостях (Позиционирование)¶

Разместить модель на одной из координатных плоскостей вам может понадобиться по разным причинам (напр., для подготовки к измерениям, экспорту, снятию снимков экрана, а также по эстетическим соображениям и т. д.). Вместо подгонки положения модели с помощью режимов Вращение и Перенос инструмента Преобразование вы можете использовать специальный инструмент Позиционирование. Для его использования выполните следующие шаги:

Совет

Опция Включить автоматическое удаление опоры может оказаться полезной для автоматического размещения сканов после завершения сканирования (см. Удаление опоры, или опорной поверхности).

Рис. 80 Позиционирование модели в глобальной системе координат

1. Откройте панель Редактор с помощью одноименной кнопки боковой панели инструментов и нажмите кнопку Позиционированные или кнопку в верхней части окна 3D вида, или клавишу P.

2. Выберите координатную плоскость, на которой вы хотите разместить модель, выбрав одну из следующих опций: XOY, или YOZ, или ZOX. Важно отметить, что вы можете пропустить это действие и вернуться к нему после шага 3.

3. Отметьте с помощью ЛКМ как минимум три точки на поверхности, и плоскость, проходящая через центр этого множества точек, построится автоматически (см. Рис. 80). При этом выполняются следующие условия:

   1. Указание каждой дополнительной точки ведет к перестроению плоскости. В любой момент вы можете нажать на кнопку Удалить точки, чтобы указать их заново.

      Примечание

      Три точки определяют плоскость. Однако, при работе с неплоскими поверхностями трех точек может оказывается недостаточно. В этом случае, чем больше точек вы укажете, тем точнее расположится плоскость.

   2. В дополнение к плоскости, проходящей через центр масс множества указанных точек, начало координат тоже переместится в эту точку.

   3. Это положение начала координат не фиксированное и может быть скорректировано, как сказано в пункте 5.

4. Если необходимо, инвертируйте направление осей координат нажатием кнопки Инвертировать Z для плоскости XOY, Инвертировать X для плоскости YOZ и Инвертировать Y для плоскости ZOX.

5. Подгоните положение модели относительно центра координат, если потребуется:

   1. kbd:Shift + ЛКМ для вращения модели вокруг оси, в данный момент являющейся нормалью к плоскости.

   2. kbd:Shift + ПКМ для перемещения модели вдоль плоскости в фиксированном направлении.

   3. Shift + ЛКМ + ПКМ для свободного перемещения по плоскости.

6. Нажмите кнопку Применить, чтобы зафиксировать положение модели на указанной плоскости. Если результат размещения вас не устраивает, нажмите кнопку Отмена.

Сглаживающая кисть¶

Сглаживающая кисть — это инструмент, позволяющий сглаживать локальные участки модели, не затрагивая области, не требующие обработки (более подробно об автоматическом сглаживании см. в параграфе Сглаживание).

Чтобы применить Сглаживающую кисть,

1. Выделите только одну поверхность

2. Откройте панель Редактор и нажмите иконку или клавишу S.

3. Нажмите клавишу Ctrl, и вокруг курсора в окне 3D вида появится оранжевое участок.

4. Измените размер кисти, если нужно:

   • Используйте или комбинации клавиш Ctrl + [ и Ctrl + ], или

   • Задействуйте Колесо прокрутки.

   • Введите размер (в миллиметрах) в поле Размер кисти.

   • Также вы можете передвигать ползунок на панели Сглаживающая кисть.

5. Задайте интенсивность сглаживания при необходимости:

   • Введите нужное значение в поле Интенсивность сглаживания или

   • Отрегулируйте положение ползунка.

6. Удерживайте ЛКМ и покрасьте участок поверхности, чтобы применить к нему сглаживание. Инструмент сгладит все выделенные области (см. Рис. 82, справа).

По завершению нажмите кнопку Применить или Отменить.

Рис. 81 Панель Сглаживающей кисти

Рис. 82 До сглаживания (слева) и сглаживание плохо отсканированного участка (справа)

Удаление частей скана¶

Почти всегда в поле зрения сканера попадают посторонние объекты: руки оператора, стены помещения, поверхности, на которых располагается сканируемый объект, и другие предметы. Ненужные данные могут затруднить постобработку. Чтобы избежать этого, рекомендуется удалить эти объекты перед обработкой. Существует несколько режимов для быстрого и простого удаления лишних деталей из сцены сканирования (см. Рис. 84).

Двумерное выделение

— предназначено для удаления участков или объектов среднего размера.

Трехмерное выделение

— полезно для точной подчистки небольших участков объекта.

Прямоугольное выделение

— позволяет выделять обширные прямоугольные участки.

Выделение «Лассо»

— предназначено для выделения курсором произвольного контура на поверхности.

Отсечение плоскостью

— специальный режим для удаления плоских частей скана (пола, стола или основания), на которых располагался сканируемый объект. В этом режиме используется секущая плоскость, которая разделяет скан на две части: одну, которая останется, и другую, которая будет удалена (см. Рис. 87).

Совет

Опция Включить автоматическое удаление опоры автоматически удаляет опорную поверхность, как только вы закрываете панель Съемка (см. Удаление опоры, или опорной поверхности).

Рис. 83 Панель Ластик

Рис. 84 Различные режимы работы Ластика (слева направо): Двумерное, Трехмерное, Прямоугольное и «Лассо» выделение

Рис. 85 Сквозное выделение при Двумерном выделении в Ластике: включено слева и выключено справа

Общая процедура удаления ненужных частей выглядит следующим образом:

1. На панели Рабочая область выделите скан, который необходимо отредактировать, и откройте панель Редактор, нажав на соответствующую иконку на боковой панели инструментов. На панели иконок окна 3D вида появятся иконки Редактора рядом с уже существующими.

2. Если скан отображается в окне без текстуры, убедитесь, что он имеет цвет, отличный от красного или его оттенков. Задание не красных цветов для скана позволит легко идентифицировать помеченные для удаления полигоны. При необходимости измените цвет скана, нажав на цветной квадрат () рядом с его именем.

3. Откройте инструмент Ластик, нажав на кнопку или клавишу E.

4. Выберите необходимый режим удаления (см. список выше).

   Примечание

   Если вы планируете использовать режим Отсечения плоскостью, убедитесь, что переключатель Сквозное выделение в окне 3D вида находится в положении .

5. Отметьте элементы, подлежащие удалению. Удерживайте нажатой клавишу Ctrl и выполните одно из следующих действий в зависимости от выбранного режима:

   • Двумерное или трехмерное выделение — настройте размер инструмента (см. Таблица 7) и закрасьте необходимый участок с помощью ЛКМ.

   • Прямоугольное выделение — удерживая нажатой ЛКМ, перетащите курсор, чтобы выделить прямоугольный участок.

   • Выделение «Лассо» — удерживая нажатой ЛКМ, нарисуйте курсором область произвольной формы.

   • Отсечение плоскостью — настройте размер инструмента (см. табл.) и закрасьте плоский участок. Как только вы отпустите клавишу мыши, появится плоскость (см. Рис. 87). При необходимости отрегулируйте ее уровень с помощью Колеса прокрутки, удерживая нажатыми клавиши Ctrl+Shift.

6. Нажмите кнопку Стереть, чтобы вырезать подсвеченные красным участки или применить действие секущей плоскости.

Таблица 7 Основные действия в режиме Ластик¶

Намерение	Действия
Снять выделение с области	Выделите заново необходимый участок, удерживая нажатой Ctrl+Alt
Отменить операцию	Нажмите Ctrl+Z или
Настроить размер инструмента	Используйте клавиши ] и [ или Колесо прокрутки при нажатой Ctrl
Защитить противоположную сторону от удаления	Используйте переключатель Сквозное выделение: — противоположная сторона защищена (см. Рис. 85, справа); обязателен для режима Отсечение плоскостью — противоположная сторона будет удалена (см. Рис. 85, слева)
Добраться до труднодоступных участков	Выберите (аналогичным образом, что и для удаления) мешающие полигоны и нажмите Скрыть

Рис. 86 Выбор плоского участка в режиме Отсечения плоскостью

Рис. 87 Секущая плоскость

Рис. 88 Результат выделения

Кисть удаления деталей¶

Удаление нежелательных геометрических элементов часто требует последующей обработки образовавшихся в модели отверстий. Кисть удаления выбросов комбинирует функции Ластика и команды Заполнение дырок и позволяет значительно повысить производительность вашего труда. Чтобы использовать ее, выполните следующие действия:

Рис. 89 Панель Кисти удаления деталей

1. Выберите поверхность в Рабочей области. Можно выбрать только одну модель или один кадр из скана.

2. Откройте панель Редактор из боковой панели и нажмите кнопку Кисть удаления деталей, или в верхней части окна 3D вида, или клавишу D.

3. На панели Редактор выберите тип выделения: Двумерное выделение или Трехмерное выделение. Принцип работы схож с принципом работы Ластика, а именно: в двумерном режиме воздействию инструмента подвергаются все поверхности сквозь модель (при условии, что переключатель находится во включенном положении ), в то время как в трехмерном режиме кисть действует только на видимой поверхности.

   Примечание

   Результаты, полученные в двумерном режиме с переключателем в неактивном состоянии , для большинства поверхностей окажутся примерно такими же, как и в трехмерном режиме.

4. Чтобы активировать инструмент, нажмите клавишу Ctrl. В зависимости от типа выделения, в окне 3D вида появится или красный круг, или оранжевое пятно.

5. Удерживая нажатой клавишу Ctrl, настройте размер пятна (см. 4 иллюстрацию на Рис. 90) или диаметр круга (см. 3 иллюстрацию на Рис. 90) с помощью Колеса прокрутки или клавиш [ и ]. Размеры пятна/круга должны соответствовать размеру удаляемого элемента.

6. Удерживая нажатой клавишу Ctrl, нажмите и удерживайте ЛКМ и проведите по области, подлежащей преобразованию. На модели появится красный штрих. Как только вы отпустите ЛКМ, Artec Studio удалит этот элемент, заполнит образовавшееся отверстие, и сгладит поверхность.

7. Если необходимо, повторите шаги 3–6

8. Нажмите кнопку Применить, чтобы сохранить изменения.

   Примечание

   При редактировании модели с текстурой не забудьте включить опцию Отображать полигоны без текстуры в меню Вид (см. Отображение и раскрашивание нетекстурированных полигонов), чтобы обработанные поверхности были видны в окне. Стоит отметить также, что сама текстура исчезает, но вы можете восстановить ее с помощью текстурирования (см. Процесс текстурирования).

Рис. 90 Кисть удаления деталей в действии

Слева направо: настоящий объект без дефектов (1), дефект на отсканированной поверхности (2), курсор кисти двумерного выделения (3), курсор кисти трехмерного выделения (4), результат применения Кисти удаления деталей.

Выбор сканов для сборки¶

На панели Рабочая область отметьте с помощью флажка все сканы, с которыми собираетесь работать. Как только вы нажмете кнопку Сборка на боковой панели, отмеченные сканы отобразятся на открывшейся панели в той же последовательности, что и на Рабочей области. В процессе работы инструмента Сборка выбранные сканы разбиваются на два множества: множество совмещенных (зарегистрированных) сканов и множество несовмещенных сканов. Сразу после запуска инструмента первое множество состоит из единственного скана (первого в списке), который отображается в окне 3D вида синим цветом, а его название выделяется полужирным шрифтом и помечается иконкой того же цвета (). Автосборка, однако, может создавать несколько групп совмещенных сканов.

Задача пользователя состоит в том, чтобы совместить все сканы с уже зарегистрированным и «собрать модель». В общем случае последовательность действий следующая:

1. Выберите нужную вкладку на панели Сборка.

2. На панели Сборка выберите один скан из незарегистрированного множества. Название такого скана отображается нормальным шрифтом на панели, а при выделении помечается иконкой зеленого цвета . Можно выделить несколько сканов с помощью любого из способов:

   • Нажмите и удерживайте нажатой клавишу Ctrl, а затем щелкните мышью на каждом скане, который вы хотите выбрать

   • Щелкните мышью на первом скане, затем нажмите и удерживайте нажатой клавишу Shift и щелкните на последнем.

3. При необходимости укажите пары точек (для двух сканов) или наборы точек (для более, чем трех сканов) и нажмите необходимую команду сборки (лучше Автосборка). Действие команды распространяется на все сканы, выбранные на панели Сборка плюс первый в списке ().

Поскольку режимы отличаются производимым действием, подробную информацию по ним можно найти в соответствующих подразделах. Заметьте, что вы можете использовать как один режим, так и их последовательность (см. сравнительную таблицу в Краткая справка о режимах сборки): совмещение перетаскиванием, жесткая сборка с помощью маркеров и без них, жесткая автоматическая сборка и сборка, допускающая деформации поверхностей.

Отображение сканов в окне 3D вида¶

Сканы, выделенные на панели Сборка, отображаются в окне 3D вида. Клавиши 1, 2 и 3 переключают режим их отображения в окне 3D вида:

1

показывает совмещенные сканы и группы

2

показывает сканы, совмещаемые в данный момент

3

показывает все сканы

Навигация в режиме совмещения сканов не отличается от навигации в окне 3D вида:

Вращать

нажмите ЛКМ и перемещайте мышь

Масштабировать

используйте Колесо прокрутки или удерживайте нажатой ПКМ и перемещайте мышь

Перемещать

удерживайте клавиши ЛКМ и ПКМ одновременно (или среднюю кнопку) и перемещайте мышь

Краткая справка о режимах сборки¶

Таблица ниже содержит основную информацию по различным режимам сборки (см. Сборка сканов).

• Тип скана указывает, какие сканы можно использовать в том или ином режиме.

• Сканов за опер. — количество сканов, необходимое для работы определенного режима.

• Маркеров в наборе предписывает, сколько маркеров (точек) может быть в одном наборе точек. Некоторые режимы требуют создания наборов точек.

• «—» означает, что маркеры не нужны совсем.

• «0 или 2» означает, что указывать точки необязательно, но если указывать, то, как минимум, пару.

• «Не менее 1» означает, что в наборе может быть неограниченное число точек.

Совмещение перетаскиванием¶

Независимо от того, какая вкладка панели Сборка открыта, данный режим совмещения доступен всегда. Он позволяет совмещать сканы посредством их ручного перемещения в окне 3D вида.

Ввиду невысокой точности такого совмещения, режим может использоваться для предварительного приближения сканов перед запуском более точных режимов.

Рис. 94 Перемещение скана

Рис. 95 Результат совмещения перетаскиванием

1. Выделите скан для совмещения, как указано в начале раздела Сборка сканов. Допускается выделение нескольких сканов, тогда выделенные сканы будут совмещаться с зарегистрированными как единое целое.

2. Удерживая нажатой клавишу Shift и одну или несколько клавиш мыши, перемещайте и вращайте регистрируемый (зеленый ) скан ближе к зарегистрированному (синему ). Список возможных перемещений и соответствующих им клавиш мыши приведен в начале раздела Сборка сканов.

3. Чтобы подтвердить совмещение, отпустите кнопки мыши и клавишу Shift, затем нажмите кнопку Применить. Важно отметить, что регистрируемые сканы не будут добавлены к зарегистрированному множеству (см. Рис. 95). Это можно сделать вручную, как сказано в начале раздела Сборка сканов.

4. Если вам нужно совместить несколько сканов, повторите указанные шаги с каждым сканом отдельно.

Автосборка¶

Жесткая сборка — универсальный режим, подходящий для совмещения большинства сканов. Самым простой способ — автосборка. К ее плюсам относятся возможность работать с несколькими сканами одновременно, отсутствие необходимости указания точек, а к минусам — требования к наличию достаточной площади перекрытия между совмещаемыми сканами.

Для запуска автосборки выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Жесткая (см. Рис. 97).

2. Выделите все сканы с помощью клавиши Ctrl или Shift, как указано в Сборка сканов.

3. Нажмите кнопку Автосборка. В идеальной ситуации приложение соберет все сканы и пометит их с помощью иконки . Также может оказаться так, что приложение пометит все сканы как зарегистрированные, в то время как 3D-поверхности не будут совпадать.

В результате автоматической сборки могут появиться следующие объекты:

• Совмещенные сканы, помеченные иконкой (основная группа зарегистрированных сканов)

• Незарегистрированные сканы, помеченные иконкой

• Одна () или несколько (, ) групп зарегистрированных сканов. Artec Studio не удалось совместить сканы, составляющие эту группу, со сканами из основной группы, хотя удалось совместить друг с другом.

Для исправления ситуации с незарегистрированными сканами и группами рекомендуется использовать ручное совмещение, как описано в параграфе Ручная жесткая сборка с указанием пар точек. Другие способы тоже могут оказаться полезными.

Ручная жесткая сборка без указания точек¶

Ручное совмещение возможно как с указанием пар точек, так и без него. При наличии достаточного начального приближения сканов (например, после совмещения перетаскиванием), большой площади перекрытия сканов или богатой текстуры вы можете обойтись без указания точек при совмещении сканов.

Выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Жесткая (см. Рис. 97).

2. Выберите скан, который вы собираетесь совместить, как сказано в Сборка сканов.

3. Нажмите кнопку Сборка. Результат совмещения должен быть аналогичен приведенному на Рис. 99. Если вы не удовлетворены результатами совмещения, нажмите кнопку и следуйте рекомендациям, приведенным в параграфе Ручная жесткая сборка с указанием пар точек.

4. Выберите другой скан из списка незарегистрированных и повторите процедуру, приведенную выше.

5. Нажмите кнопку Применить, чтобы подтвердить результаты сборки или Отмена для сброса.

Совмещение по текстуре¶

Если объект был снят с текстурой, то для упрощения процесса сборки может использоваться функция совмещения по текстуре. Совмещение по текстуре использует элементы с текстурных изображений отсканированных объектов и значительно уменьшает вероятность неправильного совмещения. Опция также может быть полезной при совмещении объектов с незначительной или отсутствующей геометрической информацией, например, круглых или плоских объектов без углов. Однако если объект имеет богатую и неповторяющуюся геометрию, то для сокращения времени работы алгоритма рекомендуется отключить данную опцию. Также имейте в виду, что совмещение по текстуре нецелесообразно, если объект имеет однотонную текстуру.

Чтобы активировать совмещение по текстуре, установите флажок Включить текстурное совмещение в нижней части панели Сборка непосредственно перед выполнением шага 3 последовательности действий.

Рис. 96 Флажок для совмещения по текстуре

Примечание

Совмещение по текстуре — ресурсоемкая операция, она может замедлить процесс сборки. Опцию рекомендуется использовать только в случае, если геометрических деталей объекта недостаточно.

Особенности указания и редактирования точек¶

Прежде чем рассматривать порядок совмещения по точкам необходимо осветить особенности указания точек, или маркеров. Алгоритм сборки использует пары, или наборы точек в режиме «Сложная сборка» (Сложная сборка), для определения участков на сканах, которые необходимо приблизить друг к другу.

Для совмещения моделей по точкам отметьте несколько точек на зарегистрированных сканах и соответствующие им точки на незарегистрированных. В режиме «Сложная» вы можете указать наборы точек на одном или нескольких совмещаемых сканах. В остальных режимах рекомендуется ограничится одним зарегистрированными и одним незарегистрированным сканами. Следует стремиться к тому, чтобы точки пары (набора) соответствовали одной и той же точке поверхности реального объекта, но при этом большая точность соответствия для пар (наборов) не является обязательной, так как они используются лишь для предварительного приближения перед точной регистрацией.

При расстановке точек в режимах Жесткой и Нежесткой сборки пары создаются автоматически: указав одну пару точек, вы можете сразу создавать следующую. В режиме Сложная создание набора требуется подтверждать нажатием клавиши Пробел или кнопки Новый набор на левой панели, так как набор может состоять из нескольких точек (см. Рис. 98 и Рис. 104).

Переключаться между парами (наборами) точек можно с помощью клавиш Пробел и Backspace или посредством выбора соответствующих пунктов контекстного меню, вызываемого ПКМ в окне 3D вида. Можно перемещать точки пары (набора). Наведите и задержите курсор мыши над точкой, пока пара (набор) не подсветится белым цветом, затем с помощью ЛКМ перетащите точку в нужное положение или выберите пару (набор) и укажите с помощью ЛКМ новое положение для точки на скане. Для подтверждения выполненных действий и снятия выделения с пары (набора) нажмите клавишу Пробел. Можно также удалить пару (набор) целиком или одну из ее точек. Для этого нажмите ПКМ на точке и выберите необходимую команду из открывшегося меню. Для удаления выбранной пары (набора) также можно использовать клавишу Del.

Ручная жесткая сборка с указанием пар точек¶

Данный режим целесообразно использовать, когда сканы находятся на значительном расстоянии друг относительно друга.

Рис. 97 Панель Сборка: вкладка Жесткая

Рис. 98 Создание пары точек

Рис. 99 Результат совмещения

Для использования способа выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Жесткая (см. Рис. 97).

2. Выберите скан, который вы собираетесь совместить, как сказано в Сборка сканов.

3. Создайте несколько пар точек (Рис. 98), следуя рекомендациям из Особенности указания и редактирования точек.

4. Нажмите кнопку Собрать по точкам. В этом режиме в расчет принимаются только координаты указанных точек и алгоритм пытается сократить дистанцию между точками каждой пары.

5. Выполните шаги 3–5 последовательности действий в параграфе Ручная жесткая сборка без указания точек.

Нежесткая сборка¶

В то время как жесткая сборка выполняет такие преобразования, как перемещение и вращение, нежесткий алгоритм способен деформировать 3D-данные. Данный алгоритм предназначен для обработки т.н. «нежестких» объектов, т.е. объектов, которые во время сканирования изменяли свою форму (например, моделей животных или людей — см. левую иллюстрацию на Рис. 101). Следует иметь в виду, что полученная при деформировании в Artec Studio поверхность может отличаться от поверхности реального объекта.

Рис. 100 Панель Сборка: вкладка Нежесткая

Рис. 101 Две модели после жесткого (слева) и нежесткого совмещения (справа)

Чтобы выполнить нежесткую сборку, выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Нежесткая (см. Рис. 100).

2. Выберите скан, который вы собираетесь совместить, как сказано в Сборка сканов.

3. Если модели существенно отличаются друг от друга, то желательно создать несколько пар точек на их поверхностях, следуя рекомендациям, приведенным в подразделе Особенности указания и редактирования точек.

4. При необходимости настройте степень деформации с помощью ползунка жесткости. Чем больше значение жесткости, тем более пластичны деформации, и дольше вычисления.

   Предупреждение

   Избегайте предельных значений Жесткости. При задании очень высоких значений могут возникнуть значительные деформации поверхности, а также может замедлиться обработка. С другой стороны, предельно низкие значения едва ли деформируют поверхность и дают результаты, которые далеки от ожидаемых от нежесткой сборки.

5. Нажмите кнопку Собрать.... Алгоритм совместит модели с применением деформаций (Рис. 101, справа). Если вы не удовлетворены результатами сборки, нажмите кнопку и укажите дополнительные пары точек или переместите существующие пары.

6. Выберите другую модель из списка незарегистрированных сканов и повторите шаги, перечисленные выше.

7. Нажмите кнопку Применить, чтобы подтвердить результаты сборки. Для сброса результатов нажмите кнопку Отмена.

Рис. 102 Ползунок Жесткость в действии: исходная модель (слева), собранная нежестким способом модель при низком значении жесткости (в середине) и при высоком (справа)

Сложная сборка¶

Сложная сборка позволяет совмещать не только скан со сканом, но и поверхность с поверхностью в рамках одного скана (см. сравнение методов в Краткая справка о режимах сборки). По сравнению с другими методами, данный метод позволяет создавать т.н. многоточечные наборы, связывающие между собой более двух точек. Режим полезен при совмещении сканов, полученных в результате круговых движений 3D-сканера, в случае когда алгоритм точного совмещения с включенной опцией loop_closure не дал положительных результатов. Для запуска Сложной сборки выполните следующие шаги:

Рис. 103 Панель Сборка: вкладка Сложная

Рис. 104 Перед совмещением: добавлено два набора точек

Рис. 105 Результат совмещения

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Сложная (см. Рис. 103).

2. Выделите сканы для совмещения, как указано в начале раздела Сборка сканов. В данном режиме можно работать даже с одним зарегистрированным сканом.

3. Создайте один или несколько наборов точек на поверхности скана или сканов (Рис. 104), следуя рекомендациям, приведенным в подразделе Особенности указания и редактирования точек.

4. Нажмите кнопку Собрать... для запуска совмещения с указанными ограничениями (результаты сборки показаны на Рис. 105). Если вас не устраивают результаты сборки, нажмите кнопку и создайте дополнительные наборы точек или переместите существующие наборы. Для повторения ранее отмененной операции нажмите .

5. Нажмите кнопку Применить, чтобы подтвердить результаты сборки. Для сброса результатов нажмите кнопку Отмена.

Параметры глобальной регистрации¶

registration_algorithm

тип алгоритма, используемого для регистрации сканов. В случае, если объект обладает богатой текстурой и бедной геометрией, рассмотрите вариант использования опции Texture_and_Geometry. Для объектов с богатой геометрией выбор опции Geometry может ускорить процесс регистрации.

minimal_distance

минимальное расстояние (в миллиметрах) между соседними особыми точками на объекте.

iterations

количество итераций алгоритма глобальной оптимизации. Оптимизация — это часть алгоритма глобальной регистрации.

Возможные ошибки глобальной регистрации¶

• После окончания работы поверхности находятся в беспорядочном состоянии (см. левую иллюстрацию на Рис. 106) или положение поверхностей не изменилось. Обычно это связано с тем, что в приложение настроено для другого типа сканера, не для того, которым снимались данные. Измените тип устройства в настройках (см. Настройки алгоритмов).

• Алгоритм отработал успешно, но между двумя или большим количеством сканов наблюдается разрыв (см. Рис. 106, справа). Выберите на Рабочей области только эти сканы и запустите алгоритм глобальной регистрации для них. Если после отработки алгоритма сканы приблизились друг к другу, но не сошлись, запустите алгоритм снова, увеличив количество итераций, и повторяйте это до полной сходимости, после чего снова запустите глобальную регистрацию для всех данных. Если проблемных сканов несколько, и свести их вместе не удается, попробуйте совместить два из них. Постепенно увеличивайте количество сканов, пока все они не соберутся.

Рис. 106 Ошибки глобальной регистрации: некорректные настройки слева и разрыв между сканами справа.

Ошибки алгоритма склейки¶

Иногда на получившейся в результате склейки 3D-модели возникают различные дефекты, некоторых из них можно исправить созданием дополнительных сканов, другие — с помощью инструментов обработки модели, описание которых приедено в следующем разделе.

Рис. 110 Шум на поверхности из-за недостаточного количества данных (слева) и улучшенная модель после добавления еще одного скана (справа)

К ошибкам, которые можно исправить съемкой дополнительных сканов, относится шум небольшой амплитуды на поверхности (см. Рис. 110, слева). Данный эффект обычно указывает на то, что в проблемной области мало снятых кадров. Количество кадров, необходимых для устранения подобного шума, зависит от отражающих свойств снимаемой поверхности. Исправить ошибку можно, сняв еще один скан, покрывающий шумную область (см. Рис. 110, справа).

Иногда наличие шума вызвано недостаточным количеством ракурсов, с которых сканировался объект. Области, снятые под большим углом, получаются более шумными, чем снятые под прямым углом. В таком случае ошибка исправляется съемкой дополнительного скана под нужным ракурсом.

Если условия съемки или свойства объекта не позволяют снять достаточное количество данных, модель можно исправить, воспользовавшись инструментами Края (Заполнение дырок и сглаживание границ) или Сглаживание (Сглаживание). Если подобные проблемы возникают часто, следует уменьшить скорость движения сканера вокруг объекта при сканировании, либо увеличить частоту кадров при съемке (см. Уменьшение скорости сканирования).

Исправление ошибок триангуляции¶

Некоторые алгоритмы могут привносить ошибки триангуляции в результирующую модель. К таким ошибкам относятся:

Изолированные вершины

— точки, не являющиеся вершинами ни одного из треугольников

Вершины с совпадающими координатами

— вершины, которые имеют одинаковые координаты

Грани с некорректными вершинами

— треугольники, указывающие на несуществующие вершины

Вырожденные грани

— треугольники, у которых как минимум две вершины из трех совпадают.

Грани с одинаковыми ссылками

— грани, у которых набор вершин полностью совпадает

Ребра, общие для трех и более граней

— ребра, принадлежащие трем или более граням

Грани с неверной ориентацией

— грани, направление нормалей которых противоположно направлению нормалей соседних граней

Для того чтобы исправить эти ошибки, выберите модель на Рабочей области с помощью флажка и нажмите кнопку Ctrl + R или выберите команду меню Окно ‣ Исправление дефектов. Если алгоритм не обнаружит ошибок триангуляции, то Artec Studio сообщит пользователю, что поверхность не содержит дефектов. В противном случае в открывшейся панели Дефекты появится список исправляемых дефектов, из тех, что приведены выше. В колонке рядом с названиями дефектов будет указано количество дефектов определенного типа, обнаруженных в модели. Вы можете отметить все типы дефектов, нажав кнопку Вкл. все. При этом на модели цветными точками будут отображены дефектные вершины и треугольники. Вы можете отключить отображение дефектов какого-либо типа, сняв значок выделения рядом с соответствующим названием, или выключить отображение всех дефектов кнопкой Выкл. все. Для того, чтобы исправить дефекты, нажмите кнопку Исправить все. Нажмите кнопку Применить, чтобы принять изменения.

Фильтр мелких объектов¶

Если вы не удалили полигональный шум перед склейкой (см. Удаление полигонального шума), то Artec Studio может отвердить его и оставить на сцене в виде небольших отдаленных фрагментов.

Эти полигональные фрагменты можно эффективно удалять, используя алгоритм фильтрации.

Чтобы удалить их, на Рабочей области выделите только редактируемую в данный момент модель и откройте панель Команды. Нажмите кнопку Применить рядом с алгоритмом Фильтр мелких объектов (см. Рис. 111). При нажатии на стрелке рядом с кнопкой открывается закладка настроек алгоритма. Вы можете настроить следующие параметры:

mode

— при выборе из выпадающего меню варианта Leave_biggest_objects из сцены будут удалены все объекты, кроме самого большого; опция Filter_by_threshold удаляет со сцены все объекты, число полигонов в которых меньше числа, указанного в параметре threshold.

threshold

— максимальное число полигонов для режима Filter_by_threshold.

Рис. 111 Удаление мелких объектов из сцены: до (слева) и после (справа)

Заполнение дырок и сглаживание границ¶

Иногда форма сканируемого объекта или условия съемки не позволяют должным образом отсканировать все части сцены. В результате на склеенной модели могут остаться дырки. В таких случаях вы можете использовать инструмент заполнения дырок, позволяющий интерполировать поверхность.

Чтобы начать анализ и исправление модели,

1. Выделите модель и нажмите кнопку Края на боковой панели. Открывшаяся панель состоит из двух вкладок: Края и Дырки, в каждой из которых представлен список отверстий, обнаруженных на поверхности. Эти дефекты отсортированный по величине их периметра.

2. Выберите отверстие, соответствующая граница подсветится в окне 3D вида.

   Примечание

   Если на панели выбрана опция Перемещать камеру к выделенному элементу, то модель автоматически развернется таким образом, чтобы выбранная граница была видна. По умолчанию при переключении между границами камера плавно перемещается от одной границы к другой. В случае если рассматриваемая модель большая, данное перемещение может занимать много времени. Для быстрого переключения необходимо снять флажок Анимировать камеру.

Чтобы выбрать границы для исправления,

• Установить флажок рядом с каждой границей, которую вы хотите исправить. Эти границы будут подсвечены красным цветом в окне 3D вида (Рис. 112).

• Используйте кнопки Выделить все и Снять выделение на панели для выделения/снятия выделения со всех границ соответственно.

• Также границы можно выделять непосредственно на поверхности. Для этого нужно развернуть модель таким образом, чтобы интересующая граница оказалась видимой в окне 3D вида. После этого ее можно выделить нажатием ЛКМ.

Рис. 112 Две дырки отмечены для исправления

Рис. 113 Результат работы алгоритма Заполнить дырки

На вкладке Дырки у вас есть возможность запустить автоматическое сглаживание дырок после их заполнения. Для этого достаточно установить флажок Сглаживать дырки после заполнения (см. также Сглаживание). На вкладке Края степень сглаживания границ настраивается ползунком Интенсивность. Кроме того, на этой вкладке можно сглаживать не всю границу, а только ее часть. Для этого разверните модель так, чтобы интересующая вас граница была видна, и пометьте ее в списке как требующую обработки. После этого, зажав ЛКМ и перемещая курсор по границе, разведите концы профиля, который вы хотите сгладить, в нужные точки (Рис. 114).

Рис. 114 Выделение границ для сглаживания краев

Рис. 115 Результаты алгоритма сглаживания краев

После того как все границы, которые необходимо исправить, будут отмечены, нажмите кнопку Сгладить края или Заполнить дырки. Модель будет исправлена. Если результат вас устраивает, нажмите на кнопку Применить для подтверждения операции. В противном случае можно воспользоваться кнопкой для отмены изменений. Если вы попытаетесь выйти из режима Края, не приняв изменения, программа попросит подтверждения этого действия.

Автоматическое заполнение дырок¶

Для быстрого автоматического затягивания дырок на поверхности воспользуйтесь алгоритмом Заполнение дырок на панели Команды. Алгоритм работает с теми же границами, что и инструмент Края, обрабатывая только те дырки, параметры которых соответствуют единственной настройке алгоритма, открывающейся по нажатию кнопки :

Рис. 116 Автоматический алгоритм заполнения дырок: исходная модель слева, обработанная справа

max_hole_len

максимальное значение периметра дырки в миллиметрах. Алгоритм обработает дырки, периметр которых не превышает это значение.

Сглаживание¶

Алгоритм сглаживания позволяет сгладить шумные области на 3D-модели. В приложении Artec Studio существует два инструмента: автоматическое сглаживание всей модели и ручное сглаживание отдельных областей, обозначенных кисточкой (см. Сглаживающая кисть).

Для запуска автоматического сглаживания откройте панель Команды и выберите команду Сглаживание. Вам нужно задать единственный параметр:

steps

— количество итераций алгоритма сглаживания, которые будут выполнены

Упрощение полигональной структуры¶

Модель, полученная после алгоритма склейки, может быть не совсем оптимальной для некоторых приложений, поскольку содержит большое количество полигонов. Это увеличивает объем памяти, занимаемый моделью, и затрудняет ее дальнейшую обработку. Для того чтобы оптимизировать размер модели, сохраняя точность, воспользуйтесь алгоритмом Упрощения полигон. структуры.

Рис. 117 Упрощение полигональной структуры: исходная модель слева, оптимизированная справа

Выделите модель и откройте панель Команды. Доступно два алгоритма упрощения.

Стандартный алгоритм¶

Откройте выпадающую вкладку настроек алгоритма, нажав на кнопку рядом с названием Упрощение полигон. структуры. Выберите подходящий для вас способ обработки (определяется значением параметра stop_condition — «критерий остановки»):

Accuracy

— оптимизирует модель с сохранением заданной точности: параметр error задает максимально допустимое отклонение оптимизированной модели от исходной (в миллиметрах), по достижении которого процесс оптимизации прекращается.

Remesh

— выполняет простую оптимизацию полигональной структуры, удаляя треугольники, длина ребер которых не превышает значение параметра remesh_edge_thr (в миллиметрах).

Triangle_quantity

— упрощает модели до заданного количества треугольников, определяемого параметром tri_num. Алгоритм минимизирует отклонение получаемой модели от исходной, но финальное значение этого отклонения неизвестно до завершения обработки. Используйте данный метод, когда вы знаете, сколько треугольников должна иметь финальная модель.

Примечание

Количество треугольников в модели можно посмотреть на панели Рабочая область, два раза щелкнув на модели в списке (см. Рис. 74).

UV_Triangle_quantity

— алгоритм аналогичен Triangle_quantity, но предназначен для использования на моделях, текстурированных методом Атлас (см. Процесс текстурирования). Метод не только упрощает полигональную сетку, уменьшая количество треугольников, но и сохраняет текстуру модели.

UV_Vertex_quantity

— упрощает текстурированную модели до заданного количества вершин, определяемого параметром vrt_num.

Первые три метода имеют дополнительные параметры:

keep_boundary

— сохраняет границы модели. Упрощение сетки на границах скана может вызвать искажение их геометрии. Так, если сохранение геометрии границ более важно, чем упрощение полигональной структуры, то выберите из списка значение Вкл. В противном случае выберите Выкл, и алгоритм упростит полигональную структуру на границе.

max_neighb_normals_angle

— угол между нормалями двух соседних граней. Вы можете указать угол (по умолчанию 120°) для предотвращения появления вырожденных треугольников. Если величина угла в некоторых областях превосходит указанную величину, то алгоритм оставит неизменной полигональную структуру в этой области. Важно отметить, что стандартное значение пригодно для большинства случаев.

Рис. 118 Опции, управляющие видом границ: keep_boundary включена (слева) и выключена (справа).

После окончания настройки алгоритма запустите его, нажав кнопку Применить.

Примечание

Оптимизация сетки может быть достаточно длительной операцией, в случае если параметры исходной и оптимизированной моделей сильно отличаются (например, если в режиме Accuracy задано большое значение отклонения, или если в режиме Triangle_quantity требуемое количество полигонов намного меньше числа полигонов в исходной модели). Операция может окончиться неудачей из-за недостатка оперативной памяти, в случае если исходная модель содержит очень большое количество полигонов. Освободите память, закрыв неиспользуемые приложения и оптимизировав использование памяти в Artec Studio. Подробнее см. Память, История команд и Выборочная загрузка данных проекта.

Подготовительные шаги¶

Чтобы воспользоваться преимуществом наличия текстуры, выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что флажок Не снимать текстуру снят.

2. При необходимости настройте частоту съемки текстурных кадров (см. Режим записи текстур).

3. Не отключайте вспышку сканера.

4. В режиме Предпросмотр отрегулируйте яркость текстуры, используя одноименный ползунок на панели Съемка.

5. Отсканируйте объект, используя любой метод позиционирования. Отснятые текстурные кадры обозначаются буквой «T» в режиме просмотра поверхностей панели Рабочая область (см. Рис. 73, справа).

6. Обработайте данные и создайте 3D-модель, принимая во внимание список в начале главы Обработка данных или Автопилот.

7. Запустите алгоритм упрощения полигональной структуры для полученной модели (см. Упрощение полигональной структуры). Это позволит ускорить операцию текстурирования.

8. Воспользуйтесь панелью Текстура для наложения текстуры на модель.

Процесс текстурирования¶

Полученная после склейки трехмерная модель не содержит информации о текстуре. Для наложения текстуры на модель откройте панель Текстура и укажите в списке Выберите модель модель, которую планируется текстурировать (см. Рис. 121). Затем выберите во втором поле сканы, из которых была построена эта модель (эти сканы содержат необходимые текстуры).

Рис. 120 Упрощенная иллюстрация процесса текстурирования: текстура как один файл

Рис. 121 Выбор метода текстурирования и настройка его параметров

Следующим этапом вам необходимо выбрать метод текстурирования. Доступно два метода:

• Создать карту треугольников

• Создать текстурный атлас

Создать текстурный атлас¶

При построении текстурного атласа алгоритм разрезает поверхность модели на фрагменты, разворачивает их на плоскость и размещает на изображении указанного размера (см. Рис. 122 (середина) и Рис. 62 в Отображение границ текстурного атласа). Этот метод требует больше времени, чем метод построения карты треугольников, но получаемая текстура гораздо более удобна для последующего ручного редактирования.

Рис. 122 Методы наложения текстуры: модель с примененной текстурой (слева), пример текстурного атласа (в середине) и образец карты треугольников (справа). Последний покрывает только часть поверхности модели (остальные два изображения не показаны)

Если вам необходимо скорректировать текстуру с помощью алгоритмов автоматического ретуширования, вы можете выбрать следующие опции:

Восстанавливать недостающую текстуру

— позволяет текстурировать участки без текстурной информации посредством распространения текстуры с соседних участков.

Удалять метки

— выполняет то же самое, но закрашивает метки, применяя к ним текстуру окружающих участков (метки используются как вспомогательное средство при сканировании — см. Сканирование с помощью меток). Устанавливать данный флаг целесообразно в том случае, если вы ранее перед склейкой модели активировали опцию remove_targets (см. Склейка).

Включить нормализацию текстуры

— эта опция включена по умолчанию. Она призвана компенсировать неравномерное освещение, вызванное перемещением вспышки сканера во время съемки. Рекомендуется оставлять эту опцию включенной.

Корректировка текстуры¶

По завершении текстурирования текстуру на модели можно скорректировать (см. Рис. 124).

Рис. 123 Наглядное представление оттенка, насыщенности и яркости

Следующие параметры текстуры можно скорректировать с помощью соответствующих ползунков (см. Рис. 123 для наглядной иллюстрации):

• Яркость

• Насыщенность

• Оттенок

• Контраст

• Гамма-коррекция

Рис. 124 Корректировка текстуры

Исходное положение ползунка Оттенок соответствует текущему оттенку текстуры. При перетаскивании ползунка влево или вправо придаваемый модели оттенок на круговой палитре перемещается по часовой стрелке или против соответственно.

По окончании редактирования нажмите кнопку Применить, чтобы перенести полученную текстурированную модель на панель Рабочая область.