Домашний трёхмерный сканер уже на kickstarter-е


    Глядя на растущую популярности бюджетных трёхмерных принтеров, многие наверняка задумывались о трёхмерных сканерах, и вот первый подобный проект уже появился на kickstarter-е.
    Краткое описание

    CADScan 3D позволяет сканировать объекты габаритами до 250мм x 250мм x 250мм, с точностью до 0.2 мм. Объект располагается на вращающейся платформе, для сканирования используются две сканирующие головки: одна перемещается в вертикальной плоскости, другая в горизонтальной. Вначале объект сканируется в низком разрешении, что даёт возможность более точного позиционирования головки при сканировании в высоком разрешении. Результат может быть сохранён в одном из популярных форматов, например STL, OBJ, или PLY.

    Пока заявлена совместимость с mac и windows, совместимость с linux «планируется» и устройство не является «Open Hardware» — авторы подали заявку на патентование конструкции сканирующих головок.
    Думаю, теперь стоит ожидать появления и других подобных проектов.
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 33
    • –7
      Теперь можно будет делать трехмерный скан жопы.
      • 0
        не влезет
        • –6
          Мдя, с габаритами, которые аппарат принимает — даже детскую не сосканируешь.
        • +1
          Ваш комментарий напомнил мне сюжет со сканером из этой флеш-игры.
        • +2
          Мы бы приобрели для своей компании. Сканировать детали и на их основании создавать модель. Самое основное — форматы в которые софт сможет вывести изображение.
        • +2
          Очень интересен принцип работы, так как на самом деле это далеко не тривиальная задача. На сайте у них об этом совсем немного информации.
          • 0
            Вариантов, по сути, два:
            — лазерное сканирование (wikipedia)
            — построение облака точек на основе фото-панорам (как это делает 123D Catch)
            • 0
              Это интерферометрия фазового сдвига судя по тому чем освещают объект
              • +5
                Я сам занимался этим на бакалаврской работе.

                1. Объект освещают с помощью света с синусоидальным профилем интенсивности.
                2. На каждое положение делается как минимум 3 фото с смещением фазы освещения.
                3. Из трех фото можно в каждой точке восстановить «фазу» искаженной волны с точностью до половины длины волны, а значит и глубину объекта.
                4. Имея несколько ракурсов с известными углами поворота, можно устранить фазовую неоднозначность(грубо говоря с помощью обычной триангуляции построить грубую модель) и восстановить истиное положение каждой точки.

                Основня проблема этого метода — вся теоретическая база строится на том, что объект белый и матовый.
                Для разноцветных объектов и объектов с высокой отражающей способностью есть вариант как то компенсировать цветовую составляющую и откидывать области бликов и переотражений.

                Принципиального решения для полной автоматизации цветного глянцевого объекта — нет.
                Ну и естественно с помощью этого метода никогда не получится сканирование прозрачных и полупрозрачных объектов.
                • 0
                  Они пишут про «phase-shifted structured light», при этом говорят, что триангуляции у них нет. Честно говоря, не верю.
                  Либо Structure Light — освещаете светом, модулированным по углу (можно со сдвигом фазы, меняя периоды и т.п.) и смотрите сбоку. Фаза освещения даёт угол с точки зрения проектора, а положение точки на кадре позволяет триангуляцией вытащить саму точку.
                  Либо модулированное освещение. На частоте не меньше 500 МГц (для этих размеров и точности меньше не хватит). Замодулировать так лазер или светодиод не проблема. Но чем принимать изображение, чтобы не потерять фазу на этой частоте — не понимаю.
                  Думаю, что это просто структурный свет. За последние 15 лет таких много было. И для небольших объектов приемлемый результат получить можно, чем дальше — тем проще (с учётом роста вычислительной мощности).
                  • +1
                    Это и есть простое структурное освещение, фаза — здесь это фаза той самой структурированной волны.
                    Между проектором и камерой естественно должен быть угол, для того чтобы увидеть искажение «псевдоинтерференционной картины».
                    По сути тут интерферометрия фазового сдвига применяется только в области математики и позволяет вычислять довольно точное значение в каждой точке изображения.

                    Например сканируя поверхность сферы мы получим такой вот профиль высот из за фазовой неоднозначности
                    image
                    и вот такой профиль через триангуляцию
                    image
                    Решая неоднозначность по грубому профилю триангуляции — получаем изображение с довольно высокой точностью
                    image
                    Но, как я уже говорил — это для идеального белого матового объекта.

                    На деле, если объект не белый — из за неидеальной матрицы камеры и из за неравномерности диаграмы рассеяния материала происходит искажение формы синусоиды которой структурируется световой поток.
                    image

                    И соответственно, восстановленная поверхность сферы превращается вот в такую штуку.
                    image
                    И на самом деле этот эффект отлично виден на модельке дракона на кикстартере.

                    Не знаю как они собираются обходить этот момент. Возможно усреднением точек взятых с разных ракурсов, но из моего опыта — это особо не поможет.
                    • 0
                      А можно уточнить — «фазовый сдвиг», о котором вы говорите — это на каких частотах? На световых? На временнОй модуляции освещения? Или речь идёт о какой-нибудь пространственной модуляции?

                      Если на пространственной, то никакого искажения быть не должно. Мы модулируем освещение как A(u,phi)=(1+sin(u*w+phi)), где u — горизонтальный угол направления луча (в градусах), а w — пространственная частота (измеряется в обратных градусах). Камера видит освещение в точке pt, попавшей на угол u, равным p(pt,phi)=A(u,phi)*C(pt), где C — коэффициент, зависящий от материала, ориентации и прочего, но не зависящий от A. Сделав 4 снимка с phi=0,pi/2,pi,3/2*pi (т.е. сдвигая синусоиду на четверть периода), получим 4 значения p0,p1,p2,p3. И по ним легко найдём u*w=atan2(p1-p3,p0-p2). Никакие свойства материала нам не помешают (за исключением зеркальности, прозрачности и изменений внешней засветки). А зная угол (т.е. направление от проектора на точку) и пиксель, в который попало её изображение, получим и расстояние.
                  • 0
                    А можно просто взять стереофотоаппарат и получить из стереофото карту глубины. Без всяких фаз света. Но тоже не идеально, да. Поэтому и был придуман Kinnect с лазерной сеткой.
                    • 0
                      Просто в теории, этим методом на матовом белом объекте можно получить реально высокую точность — порядка сотых долей милиметра.
                      • 0
                        Не очень понятно. Чтобы получить точность в сотые доли миллиметра, нужно, чтобы камера была сфокусирована так, чтобы область размытия точки (или как она называется?) была в те же сотые доли миллиметра. Какая же это глубина резкости получится? 1-2 мм? А если зажать диафрагму — начнет влиять дифракция. В общем, вылезут те же проблемы, что в макросъёмке. Даже лазер удаётся сфокусировать в 50-мкм точку на отрезке длиной 5 мм, не более. Что же говорить о камерах?
                        • +1
                          Нужно чтобы глубина резкости покрывала область сканирования и пятно размытия было меньше пикселя камеры.
                          Дифракция в этом методе ни на что не влияет.
                          • 0
                            Дифракция влияет на фокусировку камеры так же, как на лазер. Как у лазера есть определенное соотношение между углом расхождения (который влияет на ГРИП) и диаметром в точке фокусировки, так и у камеры работает оно же — только в обратном направлении. И на «сотых долях миллиметра» этот эффект уже становится заметен. В ИК-съёмке, например, он проявляется ещё сильнее — известно, что там фотографировать на зажатой диафрагме хуже, чем на почти открытой: дифракция на длинных волнах портит всю достигнутую закрытой диафрагмой резкость.
              • 0
                Я посмотрел на тени, и понял что это легко решается с помощью обратных задач, преобразованием Радона можно даже наверно ограничиться.
                • 0
                  Поправочка, свет не проходит сквозь материал, так что преобразованием Радона не ограничиться (разве что если рентгеновкими лучами исследовать объект). Поэтому получается всё равно обратная задача.
                • 0
                  Это не первый любительский проект сканера. Рекомендую вот с этим ознакомиться: www.david-laserscanner.com/forum/viewtopic.php?t=3167 и вообще, по сайту. Саму технику для сканера + софт можно купить у автора (технику можно и самому собрать).
                  Точность можете видеть по фотографиям.

                  • 0
                    Теперь надо это добро с 3D принтером соединить)
                    • 0
                      дак пробовали. на практике получается, что быстрее смоделить объект, чем отсканировать и расчистить его поверхность
                    • +1
                      3d МФУ круть :-)
                      • 0
                        Ждём пост про вариант за 20 баксов.
                        • 0
                          Не поленитесь, введите в поиск habra сверху крана строку '3d сканер', там будет полно вариантов, от самодельного рентгеновского сканера до сканера за 30$
                          • 0
                            На основе кинекта какого-нибудь.
                          • 0
                            Так себе поделка.
                            Был же пост на хабре о русской конторе которая сделала ручные 3д сканеры. (вроде как они же сделали сканер для СКД (которые сейчас в офисе крока стоят)).
                            Так эти сканеры сканят объект за секунды. Просто берёшь прибор и водишь вокруг снимаемого объекта.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое