阿泰克Spider 3D掃描儀結(jié)合機(jī)器人產(chǎn)生前所未有的掃描效果
掃描物體創(chuàng)造真實(shí)，3D模型正變得越來(lái)越普遍，尤其是在醫(yī)藥、CGI和圖形設(shè)計(jì)領(lǐng)域。然而，即使是有經(jīng)驗(yàn)的用戶再加上優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，要精確地復(fù)制一個(gè)具有復(fù)雜紋理、和精細(xì)細(xì)節(jié)的對(duì)象也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，由多國(guó)研究人員和工程師組成的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用手持式的阿泰克（Artec）Spider 3D掃描儀、阿泰克掃描軟件和機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)造了一種全新的高保真3D掃描解決方案。
在這個(gè)新穎的方法中，阿泰克3D掃描儀被綁在了PR2移動(dòng)機(jī)器人的右臂上。而機(jī)器人的左臂則托著一個(gè)塑料臺(tái)子，上面放著掃描對(duì)象。
用PR2機(jī)器人掃描對(duì)象
該技術(shù)首先通過(guò)一次周身掃描獲得一個(gè)能夠大致覆蓋對(duì)象表面大部分的初始點(diǎn)云。然后用以提升質(zhì)量的，泊松導(dǎo)向方程導(dǎo)會(huì)生成一組“下個(gè)最佳掃描角度（NBV）”，然后由自動(dòng)掃描儀進(jìn)行掃描、捕獲。此外，阿泰克軟件會(huì)生成置信圖，精確地檢測(cè)出需要繼續(xù)掃描的低質(zhì)量區(qū)域。機(jī)器人會(huì)將掃描儀定位在“下個(gè)最佳掃描角度”，而且軟件會(huì)通過(guò)算法不停評(píng)估被掃描物體表面潛在的低質(zhì)量區(qū)域，避免了細(xì)節(jié)的損失。
“與以前的掃描規(guī)劃方法不同，我們并不是為了最小化覆蓋對(duì)象的掃描次數(shù)，而是為了確保獲得高質(zhì)量的掃描結(jié)果。”研究人員說(shuō)。
最終生成的3D模型完全忠實(shí)于原始的對(duì)象。
描過(guò)程使用了阿泰克提供的開(kāi)發(fā)工具 Artec's Scanning SDK進(jìn)行編程。 整個(gè)過(guò)程可自動(dòng)重復(fù)，只有達(dá)到了指定的建模要求才會(huì)停止。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)之所以選擇阿泰克Spider 3D掃描儀是由于其令人難以置信的高精確度，它能夠生成高達(dá)0.1毫米的高分辨率像，而且精度可達(dá)0.05毫米，每秒可捕獲7.5幀和處理1百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。它比激光掃描儀更快，并且不需要復(fù)雜的后處理。不過(guò)Spider的價(jià)格也很昂貴，高達(dá)1.57萬(wàn)歐元/臺(tái)，但考慮到它能夠以前所未有的精度再現(xiàn)掃描對(duì)象的細(xì)節(jié)，這樣的投資還是值得的。
阿泰克集團(tuán)總部位于盧森堡，被視為數(shù)字化捕獲和處理三維表面領(lǐng)域的權(quán)威專家，其配套的3D掃描軟件（許可證）售價(jià)約為500歐元左右。
為了證明這一全新掃描方法的優(yōu)勢(shì)，研究人員將其與另外兩個(gè)最先進(jìn)的基于“下個(gè)最佳掃描角度（NBV）”的掃描算法進(jìn)行了比較，一個(gè)注重于可視化，另一個(gè)則注重邊界。 Spider和SDK技術(shù)在質(zhì)量和表面重建兩方面都要優(yōu)于前面提到的兩種算法。（見(jiàn)下圖）
他們還將其與以曲率和密度為基礎(chǔ)的方法進(jìn)行了比較，甚至用人工手持Spider掃描獲得的3D模型，與由PR2工業(yè)機(jī)器人的掃描結(jié)果進(jìn)行比較。在所有情況下，阿泰克Spider/機(jī)器人相結(jié)合的方法產(chǎn)生了較好的效果，而且掃描次數(shù)也較少。見(jiàn)下圖
該研究團(tuán)隊(duì)的成員主要來(lái)自視覺(jué)計(jì)算研究中心、特拉維夫大學(xué)、紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)，Konstaz大學(xué)和山東大學(xué)。
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