3D-cканер VI-930 Konica Minolta: Методические указания для практических занятий

Санкт-Петербургский государственный университет Факультет филологии и искусств Кафедра информационных систем в искусстве и гуманитарных науках

В.Б. ПАНКРАТОВ

3D-cканер VI-930 Konica Minolta Методические указания для практических занятий

Санкт-Петербург 2007 1

Рекомендовано к изданию Кафедрой информационных систем в искусстве и гуманитарных науках Факультета филологии и искусств Санкт-Петербургского государственного университета

Принцип работы сканера Бесконтактный трехмерный сканер Konica-Minolta VI-910 работает по принципу триангуляционного лазерного дальномера. Используется красный лазер, имеющий достаточную мощность, чтобы получать четкие отраженные сигналы от предметов на расстоянии до 2.5 метров. Принцип работы сканера представлен на Рис. 1.

Панкратов В.Б. 3D-cканер VI-930 Konica Minolta: методические указания для практических занятий. — СПб.: Ф-т филологии и искусств СПбГУ, 2007. — 48 с. Учебное пособие состоит из трех разделов, соответствующих последовательности операций при сканировании трехмерных объектов в рамках учебной программы специальности «Прикладная информатика в искусстве и гуманитарных науках». Первый раздел Описывает принципы работы сканера и подготовку к работе. Второй раздел описывает процесс сканирования и сохранения исходных данных; третий раздел описывает обработку полученных данных и получение трехмерной модели предмета.

Рисунок 1. Принцип триангуляционного сканирования Подготовка и издание учебного пособия осуществлено в рамках проекта СПбГУ «Инновационная образовательная среда в классическом университете» (Приоритетный национальный проект «Образование»).

Излучающий канал когерентного лазерного излучения жестко фиксирован по пространственным координатам и охватывает пространство в диапазоне, примерно, 90О по вертикали и 90О по горизонтали. Развертка луча осуществляется с использованием управляемых зеркал и осуществляется со скоростью около 3 секунд на вертикальное перемещение в пределах заданного угла и непрерывное сканирование с высокой частотой каждой горизонтальной линии.

© В. Б. Панкратов, 2007 © Факультет филологии и искусств Санкт-Петербургского государственного университета, 2007

Для создания трехмерного образа предмета используется метод оптической цифровой регистрации положения отраженных от предмета сигналов лазерного излучения, совместно с информацией о расстоянии до каждой зафиксированной точки (Рис 2).

Отпечатано с готового оригинал-макета в секторе цифровой печати Института искусств Факультета филологии и искусств СПбГУ 199178 Санкт-Петербург, 10 линия В.О., д. 49. Подписано в печать 10.11.2007. Заказ № 51. Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 50 экз.

2

3

1 Подготовка к работе 1.1

Включение сканера

Перед включением сканера необходимо снять защитные крышки с оптического объектива и излучающего канала лазера.

Рисунок 2. Устройство бесконтактного лазерного сканера Для регистрации отраженных сигналов используется оптический канал, аналогичный цифровой фотокамере с разрешением 1.3 МРх. Как и для любого цифрового фотоаппарата, для получения четкого изображения требуется правильная настройка на резкость в условиях конкретной съемки. Таким образом, результатом сканирования является облако точек, каждая из которых дает информацию о положении в видимой области оптического канала и расстоянии до нее. Именно эта информация и передается сканером для дальнейшей обработки. Для предварительной настройки на сканируемый предмет сканер имеет собственные системы управления, которые позволяют использовать его без компьютера и сохранять результаты на флэшкарте. Непосредственное управление сканером возможно только при от программного обеспечения, отключенном управлении установленного на компьютере, к которому подключен сканер.

Сканер подсоединяется к компьютеру как внешнее SCSIустройство и автоматически детектируется при старте операционной системы. Это означает, что сканер должен быть включен ДО включения компьютера, на котором установлено программное обеспечение для работы со сканером. В противном случае, операционная система не сможет правильно зарегистрировать устройство и программное обеспечение не будет иметь доступа к управлению сканером. Недоработки программного обеспечения, поставляемого вместе со сканером, приводят к тому, что сканер не вполне корректно регистрируется в системе при инсталляции, и при каждом запуске операционной системы при включенном сканере выдается сообщение об обнаружении нового оборудования с требованием установить для него драйвер. Для дальнейшей работы необходимо отказаться от инсталляции устройства (кнопка cancel), т.к. все необходимое для его работы уже имеется на компьютере. Если пользователь не обладает правами администратора на компьютере, может появиться сообщение операционной системы об отсутствии прав на установку дополнительного оборудования, которое также необходимо игнорировать (кнопка cancel).

1.2

Выбор оптимального расстояния

Так как диапазон пространственного охвата сканируемой области фиксирован и максимальное расстояние до предмета ограничено 2,5 м, то при сканировании предметов различного размера выгоднее всего выбирать то расстояние, при котором предмет занимает не менее ¾ площади кадра оптического канала сканера. Однако, для небольших предметов такой выбор не всегда возможен, т.к. параллакс оптического и лазерного каналов очень велик. Когда расстояние до предмета приближается к удвоенному параллаксу, отдельные части 4

5

оказываются в мертвой зоне для лазера, хотя и отображаются по оптическому каналу. В связи с этим рекомендуется выбирать расстояние до предмета в пределах 0,8 – 2 м, а максимальное отображение на площади экрана производить путем подбора сменных объективов. Сразу после включения компьютера, с которым связан сканер, сканер переходит в режим удаленного управления – на экране сканера появляется надпись «Remote control». Если программа управления сканером не запущена, то переключения в ручной режим управления осуществляется нажатием кнопки «MENU». Если запущена программа управления сканером с компьютера, то переключение в ручной режим невозможно. Необходимо выключить программное управление сканером и после этого переходить на ручное управление. Для настройки на предмет надо последовательно нажать кнопки: 1. MENU – на экране сканера появиться список пунктов;

На экране сканера появиться изображение оптического канала и он произведет автоматическую фокусировку на предмет. Иногда, при недостатке освещения, или отсутствии контрастных участков на предмете на экране сканера может появиться сообщение «Light improper» - Плохая освещенность. Особого внимания на это обращать не надо, т.к. во время сканирования данные снимаются с освещенных лазером точек и плохое освещения скажется (да и то незначительно) только на качестве снимка текстуры. Нацеливание сканера производить только с помощью рукояток управления штативом, который имеет четыре позиции регулировки, показанные на рисунке 5: По высоте; Поворот в горизонтальной плоскости; Наклон вперед/назад и Наклон вправо/влево.

2. кнопками «Up» и «Down» выбрать пункт SCAN и 3. нажать кнопку SELECT.

Рисунок 5. Штатив и управление положением сканера.

Рисунок 3. Настройка сканера с локальной панели управления 6

Рисунок 4. Панель управления сканером

Передвигая предмет и регулируя положение сканера на штативе, необходимо добиться попадания его (или сканируемой части предмета) в центр экрана.

7

Выбор объектива В комплект сканера входят 3 специальных объектива, откалиброванных под конкретный сканер. TELE – предназначенный для сканирования небольших предметов размерами от 8 см; MIDDLE – предметы от 50 до 100 см и WIDE – предметы до 1,8 м Диапазоны расстояний и размеров предметов у этих объективов перекрываются, поэтому выбор конкретного объектива зависит от поставленной задачи и конкретных условий съемки. Точные характеристики сканирования для этих объективов приведены в Таблице 1. Таблица 1. Основные характеристики бесконтактного Konica-Minolta VI-910 Параметр Tele Middle Фокусное расстояние, мм 25 14 Расстояние до объекта, м 0,6-2,5 0,6-2,5 Поле обзора, м 0,6 – 1,2 0,6 – 1,2 Диапазон сканирования по Х, 111 – 463 198 – 823 мм Диапазон сканирования по Y, 83 – 347 148 – 618 мм Диапазон сканирования по Z, 40 – 500 70 – 800 мм Точность по X, мм 0,22±0,008 0,38±0,016 Точность по Y, мм 0,16±0,008 0,31±0,016 Точность по Z, мм 0,10±0,008 0,20±0,016 Время сканирования – 2,5 сек Объем данных – 640 х 480

• •

8

3D-сканера Wide 8 2 0,6 – 1,2 359 – 1196 269 – 897 110 – 750 1,40±0,032 1,04±0,032 0,40±0,032

Наиболее точные результаты дает использование TELE-объектива, т.к. он позволяет отобразить поверхность более подробно. Точность сканирования с ним составляет 100±8 µm. Однако он перекрывает сравнительно небольшую площадь и зачастую не может отсканировать предмет целиком. В этом случае приходиться либо выбирать другой объектив, либо сканировать объект по частям с последующей сшивкой сканов. Смена объективов производится только преподавателем. Фокусировка Т.к. плоскостные координаты точек определяются по отраженному лазерному лучу, то оптический канал должен быть очень точно сфокусирован на сканируемом предмете. Каждый объектив имеет свои пределы глубины резкости, чем и определяется возможности сканирования по глубине. Применение объективов, настроенное на бифокальное расстояние невозможно, т.к. они имеют маленькую точность. Координатная система сканера представлена на Рис. 6. Фокусировка оптического канала осуществляется по принципу определения максимальной контрастности отдельных участков получаемого изображения и автоматически настраивается перед съемкой каждого скана. Поскольку используется принцип максимальной контрастности, то сканер не всегда может правильно установить расстояние до интересующей нас точки, а определяет расстояние до наиболее контрастных участков предмета.

Наиболее важными из них являются: Диапазон сканирования по глубине – Z-координата и Точность определения расстояния по Z.

9

Рисунок 6. Координатная система сканера Если предмет не имеет ярко выраженных контрастных участков – авто-фокусировка будет невозможна и сканирование производиться не будут. Такие случаи происходят при съемке однотонных предметов, для которых авто-фокус может определить произвольное расстояние, не соответствующее истинному. В этом случае, хотя сканирование и будет произведено, точки отражений не будут реально сфокусированы и не распознаются оптической системой сканера. Соответственно, облако точек не будет передано в программу и появится сообщение об ошибке:

«RELEASE». Сканер произведет однократное сканирование и выведет на экран цветную фотографию текстуры предмета, а затем (автоматически) покажет облако точек произведенного скана. Кроме этого на экране сканера отображается информация о расстоянии до предмета в миллиметрах. Зачастую, эта информация оказывается более надежной, чем полученная через программный интерфейс управления с компьютера. Если облако точек не отображается, значит, выбраны неверные условия сканирования.

«There are no points for import». Иногда при сканировании темного предмета, когда основная энергия лазера поглощается материалом предмета, может появиться сообщение об ошибке: «Laser barrier is close». Это означает, что крышка канала лазера закрыта, или выбранной мощности лазера не хватает для получения нормального отраженного сигнала.

1.3

Выбор фона и освещенности

Таким образом, имея в виду все вышеизложенное, необходимо выбирать условия съемки в зависимости от размера предмета и свойств его поверхности. Сканируемый предмет необходимо располагать на расстоянии не менее 20 см от фона для того, чтобы сканер не сфокусировался на нем. Фон должен быть темнее предмета, желательно черный, чтобы избежать отражений лазерного луча. Параллельно с объемным сканированием производиться цифровая фотосъемка предмета для фиксации текстуры. Съемка производится с разрешением 1.3 MPx. После настройки сканера на предмет необходимо провести пробное сканирование непосредственно со сканера. Для этого при настроенном изображении предмета необходимо нажать на сканере кнопку 10

11

2 Сканирование После того, как произведено пробное сканирование, дальнейшая работа со сканером осуществляется программным путем с управляющего компьютера.

2.1

Программное обеспечение

Для работы со сканером используется программа “Polygon Editing Tools” фирмы Konica-Minolta”, поставляемая вместе со сканером. Программа имеет встроенную защиту и работает только с внешним USB-ключом. Перед запуском программы необходимо вставить ключ в USB-разъем компьютера.

В левом окне появиться черно-белое изображение предмета, на который настроен сканер. Перед началом сканирования необходимо произвести автоматическую фокусировку на предмет. Для этого надо нажать кнопку «AF». Сканер произведет фокусировку и покажет полученные значения в неактивном текстовом поле «Distance». Если показанное значение не вызывает доверия – необходимо откорректировать его с использованием линейки в ручном режиме. Для сканирования необходимо нажать кнопку «Scan»

Эта программа ориентирована на работу с 3D-сканерами именно этой фирмы, не является универсальной и не умеет работать с другими типами трехмерных сканеров. Существуют также различия при работе с различными моделями сканеров этой же фирмы. Существуют программы обеспечения трехмерного сканирования сторонних фирм, совместимые с различными моделями сканеров и обладающие дополнительными возможностями по обработке полученных результатов. Ярлык программы находится на рабочем столе. Если USB-ключ не вставлен в компьютер, то программа откажется работать. После запуска программы на экране появится ее главное окно, разделенное на 4 части. В этих окнах представлено изображение отсканированного предмета объединенное полигонами как вид сверху (Top), спереди (Front), справа (Right) и изометрическое окно трехмерного отображения, в котором можно рассматривать трехмерное отображение объекта в различных ракурсах.

2.2

Сканирование

Для проведения сканирования необходимо выбрать режим «One Scan». На экране появиться панель управления сканером, представленная на Рис. 7.

12

Рисунок 7. Окно управления сканером из программы «Polygon Editing Tools» Автоматический режим сканирования выполняется в том случае, если обе позиции: «Distance» и «Intensity» не отмечены. При съемке в автоматическом режиме сканер производит два предварительных последовательных сканирования – одно для выбора оптимальной мощности лазера, а другое для определения оптимальной чувствительности матрицы камеры. После этого вычисляются оптимальные значения и применяются для окончательного (третьего) сканирования предмета. Если сканирование прошло нормально, в левом окне вместо чернобелого изображения появится цветная фактура произведенного скана. Это не более чем фотоснимок и говорит только о том, что какое-то облако точек со сканера получено (Рисунок 7).

13

После сканирования в окне становятся доступными опции «Color» «Pitch» и кнопка «Store». Радио-кнопки «Mono», «Color» и «Pitch» позволяют выбрать режим черно-белого или цветного представления текстуры. Режим «Pitch» представляет скан в виде изолиний расстояний до частей объекта размеченные в цвета спектра. Оптимальное качество скана получается при попадании его в диапазон от зеленого до красного цвета. В этом режиме можно получит информацию о расстоянии до конкретной точки объекта. Для этого, при нажатой клавише «Ctrl» надо щелкнуть по нужному месту правой кнопкой мыши. На экране будет выведено расстояние до этой точки в миллиметрах. Это значение можно использовать для настройки ручного управления сканированием.

При включенном ручном управлении фокусом авто-фокусировка производиться не будет. Эффективность регистрации отраженного луча определяется множеством факторов. В данном приборе имеется возможность управлять двумя из них. Мощность лазера – 256 ступеней регулировки. Минимальная – 0, максимальная – 255. Уменьшение мощности лазера возможно только при стандартной чувствительности матрицы. Чувствительность матрицы цифровой камеры – 0 – 7. 0 – стандартная, 7 – максимальная чувствительность. Следует иметь в виду, что при увеличении чувствительности матрицы резко возрастают ее шумы, что ухудшает качество скана. Для ручного управления этими параметрами необходимо отметить поле «Intensity». Сохранение результатов Если полученная картина Вас удовлетворяет, ее надо передать в главное окно программы для дальнейшей обработки. Для этого необходимо нажать кнопку «Store». В правом окне появится облако точек, полученное со сканера, а в главном окне – объемное изображение скана в трех проекциях и в изометрическом окне. Трехмерная модель строится из облака точек в момент передачи в программу методом триангуляции Делоне.

Рисунок 8. Окно управления сканером после удачного сканирования. Ручное управление сканированием. Если автоматическая настройка не дает удовлетворительных результатов, то имеется возможность ручного управления параметрами сканирования. Для ручного управления фокусировкой необходимо поставить галочку в поле «Distance». Значение расстояние станет доступным для редактирования и необходимо вручную установить реальное расстояние до предмета. 14

Только на этом шаге можно понять, насколько удачно прошло сканирование, т.к. только в правом окне системы управления сканером отображается не фотография текстуры, а собственно облако точек. Зачастую, при отличном изображении в левом окне, облако точек полученное со сканера абсолютно непригодно для работы. В момент формирования трехмерной модели в правой части основного экрана программы появляется строка с указанием номера скана. Для предварительного просмотра трехмерной модели скана можно свернуть окно управления сканером и рассмотреть скан в изометрическом окне. Никакие другие действия в режиме управлением сканером невозможны. 15

По мере произведения сканов в правой части главного окна программы накапливается список моделей, который автоматически нумеруется как Data-1, Data-2 Data-3 и т.д.. Внимание! Эти модели существуют только в рабочей области программы и не сохранены в файлах. При закрытии программы все обработанные данные будут потеряны

Рисунок 9. Окно управления сканером после передачи результата сканирования в программу.

После того, как все сканы необходимые для получения полного обзора модели получены, необходимо произвести их дальнейшую обработку. Для работы с программой необходимо закрыть окно управления сканером.

Если результат Вас не устраивает, вы можете произвести новое сканирование с другими параметрами, и оно заменит предыдущее. Для выхода из режима управления сканером без сохранения результатов надо нажать кнопку «Cancel» - все результаты текущей сессии будут потеряны. Для сохранения сканов надо нажать кнопку «Ок». При этом появиться окно диалога сохранения файла. Выберите каталог для сохранения файлов проекта и присвойте файлу оригинальное имя. Программа сохраняет облако точек, полученное со сканера в файле с расширением *.cdm. После сохранения оригинала скана окно управления сканером закроется. Если отметить опцию «Auto store», то можно производить несколько сканирований подряд без постоянного сохранения оригинальных сканов после нажатия кнопки «Store». В этом случае при нажатии кнопки «Ок» программа запросит имя файла проекта и автоматически пронумерует все файлы сканов, накопленные к этому моменту, и сохранит их в выбранной директории. Образец необходимо отсканировать со всех сторон так, чтобы сканы последовательно перекрывали всю его поверхность с некоторым наложением друг на друга, в том числе сверху им снизу. Для качественного сканирования может потребоваться от 6 до 20 и более сканов.

16

17

3 Работа с программой «Polygon Editing Tools» (PET) Объекты для обработки могут быть получены либо непосредственно со сканера, как описано ранее, либо загружены из сохраненных файлов. Программа работает с тремя типами сохраненных файлов: Файлы типа *.cdm – содержащие оригинальные данные сканирования. В них хранится необработанное облако точек и снимок текстуры, полученные со сканера. Непосредственное редактирование этих файлов невозможно - в момент загрузки они конвертируются в трехмерную модель, с которой и происходит дальнейшая работа. Для загрузки файлов этого типа необходимо использовать команду File -> Import. Файлы типа *.vvd – содержащие трехмерную модель каждого скана и сохраняющие все результаты редактирования, и положение скана в пространстве сцены. Эти файлы могут добавляться к проекту группой или по одному с использованием команды File -> Open и выбором типа файлов *.vvd в диалоговом окне открытия файлов. Файлы типа *.scn – файлы сценария проекта в которых содержится информация о всех сканах участвующих в проекте. При выборе файлов этого типа, в программу автоматически загружаются все файлы *.vvd включенные в проект на момент сохранения файла сценария. В программе имеется набор конвертеров, которые позволяют импортировать и экспортировать данные в некоторые другие распространенные форматы описания трехмерных объектов, такие как Autocad - *.dxf, VRML - *.vrl и некоторые другие. Конвертора формата пакета 3 Ds Max в программе нет.

Рисунок 10. Главное окно программы «Polygon Editing Tools» Главное окно программы представлено на Рис. 9 и состоит из строки выпадающих меню, в которых сосредоточено все управление программой, строки кнопок инструментов, наиболее часто используемых при работе с программой, трех окон представляющих вид объекта спереди, сбоку и сверху и изометрического окна в котором можно просматривать трехмерное представление объекта. При необходимости, каждое из окон может быть открыто на весь экран. Редактирование объекта осуществляется только в изометрическом окне, поэтому лучше сразу открыть его на весь экран. В правой части экрана находится окно селектора объектов, в котором показан список всех объектов загруженных в текущей сессии. Объект или группа объектов может быть выбран для редактирования с помощью левой кнопки мыши, совместное выделение объектов осуществляется при нажатой клавише Ctrl или Shift на клавиатуре.

18

19

При этом выбранный объект подсвечивается. Можно управлять также видимостью объекта в окне. Если в поле выбора стоит отметка, то объект показан на экране, если она снята – то нет. Обратите внимание на то, что видимость объекта никак не связана с его выбором. Независимо от того виден он или нет, в случае, если он выбран, с ним будут производиться все операции, из которых самая печальная – стирание информации. Основные действия, которые надо выполнять из меню, и которые не продублированы кнопками инструментов, приведены ниже. «File -> Import» - Импортирует файлы формата сканера (облако точек) *.cdm, а также объекты, в форматах некоторых других пакетов; «File -> Export» - Сохраняет трехмерную модель в форматах других программ; «Build» - Основной раздел автоматизированной обработки сканов. В нем сосредоточено управление всеми функциями, связанными с обработкой поверхности моделей и автоматической и ручной стыковки отдельных сканов.

3.1

Кнопки инструментов

На Рис. 11 представлена панель кнопок инструментов программы РЕТ. На нее вынесены кнопки, позволяющие быстро выбирать основные действия для обработки полученных сканов. Назначение этих кнопок приведено ниже.

Рисунок 11. Панель кнопок инструментов программы РЕТ.

20

«One Scan» - Открытие окна управления сканером. Программа перехватывает управление сканером в режиме ручного сканирования. В этом режиме осуществляются все действия по сканированию предмета. Если включение сканера было произведено некорректно, то выдается сообщение об ошибке «VIVID not found» и программа предлагает импортировать данные с диска. Стереть – Удаляет выделенные точки. Вращение – при включенном режиме возможно свободное вращение объектов в изометрическом окне при нажатой правой кнопке мыши. Вращение происходит со всеми элементами сцены, независимо от того, выделены они или нет, а также видны они или нет. Zoom – Изменение масштаба изображения. Осуществляется, также, с помощью колеса мыши. Показать все – Масштаб автоматически подбирается так, чтобы на экране отображались все объекты сцены. Показать выделенное – После включения режима при нажатой левой кнопки мыши необходимо выделить прямоугольник. При отпускании кнопки участок будет растянут на весь экран. Каркас – Отображения объектов в виде каркаса. Поверхность – Отображение объектов в виде гладкой поверхности. Каждому объекту присваивается уникальный условный цвет. Очень удобный режим для редактирования собранной модели. Текстура – Отображение объекта с наложенной текстурой. Изначально, текстура берется из фотографии сделанной во время сканирования. Передний план – В исходном проекте порядок объектов на экране по глубине соответствует порядку их сканирования, т.е. последний отсканированный объект перекрывает предыдущие. Данная опция позволяет менять порядок представления объектов. Прямоугольное выделение – С помощью левой кнопки мыши выделяется прямоугольная область объекта (Рис.12). Включение режима прямоугольного выделения производится также при нажатии кнопки «Е» на клавиатуре. После отпускания кнопки режим отменяется. Выделение линией Безье – С помощью левой кнопки мыши последовательно ставятся точки вокруг интересующей области 21

(Рис.13). Точки автоматически соединяются линиями Безье с возможностью дальнейшего редактирования области. После выбора последней точки при нажатии правой кнопки мыши область автоматически замыкается. После этого можно редактировать область, управляя маркерами кривизны. После редактирования при щелчке правой кнопкой мыши внутри области производится выделение точек. Если включен режим «Показать сетку» то выделенные точки отображаются красным цветом.

исунок 12. Выделение кривой Безье

3.2

Обработка полученных сканов

После получения набора сканов, перекрывающих всю поверхность предмета, необходимо произвести их предварительную подготовку для сборки в единый объект. На Рис.14 показано изометрическое окно после сканирования.

Рисунок 13. Прямоугольное выделение

Отменить выделение – Отменяет все выделения выбранного объекта. Отмена выделения возможна также с использованием быстрой клавиши «Ctrl+E» Обратить выделение – Делает невыделенные точки выделенными и наоборот. Выделить несвязанные точки – Автоматически определяет и выделяет все точки не связанные полигонами. Очень удобный инструмент для чистки изображения. Ручная регистрация – Регистрация компонентов будет подробно рассмотрена позднее. Двигать элемент – Позволяет перемещать элемент или группу выбранных элементов в пространстве. Вращать элемент – Позволяет вращать элемент или группу выделенных элементов независимо от других. Соединить элементы – Объединят состыкованные элементы в один объект. Затянуть дыру авто – Автоматически затягивает дыру в сетке объекта. Затянуть дыру ручное – Позволяет затянуть дыру вручную. Сгладить – Позволяет сгладить поверхность объекта. 22

Показать/Скрыть сетку – Переключает режим отображения объектов на отображение точек и полигонов. Только при вкюченной сетке выделенные участки отображаются красным.

Рисунок 14. Изометрическое окно после серии сканирований. Эти сканы по отдельности представлены на Рис. 15. Видно, что набор сканов представляет вид предмета с разных сторон так, чтобы после совмещения получить его трехмерную копию. Сканы раздвинуты из первоначального положения в режиме сдвига элемента.

23

Для сохранения результатов используются опции «Save» и «Save as». Каждая из этих опций предлагает выбор действий по сохранению либо выбранных!!! элементов, либо файла сцены.

Рисунок 15. Набор сканов разных сторон предмета После получения набора сканов, каждый элемент необходимо очистить от случайных точек. Дело в том что, несмотря на черный фон вокруг предмета, некоторые детали не относящиеся к нему, все же попадают в облако отсканированных точек. Так часто происходит потому, что для выбора удобного для сканирования положения предмета под него приходится подкладывать различные подставки. Особенно хорошо это видно на Рис. 11, где представлен образец скана ручки древнегреческой амфоры. Видно, что в скан попал не только предметный столик, на котором располагалась ручка, но и карандаш, использованный как подставка. На Рис.13. также видны лишние точки, не относящиеся к предмету. Лишние точки необходимо удалить используя для их выделения либо инструмент прямоугольного выделения, либо выделение Безье. Эта работа должна быть проведена с каждым сканом, включенным в проект. Удаление точек может производиться либо при нажатии кнопки «Стереть» на панели инструментов, либо с использованием быстрой клавиши «Ctrl+X». Отмена выделения осуществляется либо с использованием кнопки «Отменить выделение», либо с использованием быстрой клавиши «Ctrl+Е». До момента явного сохранения элементов они существуют только в оперативной памяти компьютера. При закрытии программы или ее аварийном отказе, все исправленные данные будут потеряны!!!

После чистки всех элементов необходимо произвести стыковку полученных сканов для получения полной трехмерной копии предмета. В процессе стыковки программа с помощью специальных алгоритмов, основанных на корреляционном анализе, пытается подобрать для одного элемента такое положение в мировых координатах сцены, которое соответствовало бы наибольшему совмещению общих точек двух сканов. Из этого следует две рекомендации в отношении сканирования объектов: Отдельные сканы предмета должны заметно перекрываться, чтобы совмещение было статистически достоверным. При наличии менее 500 общих точек алгоритм не работает и появляется сообщение об ошибке. При отсутствии у предмета характерных деталей на совпадающих участках автоматическое совмещение невозможно и приходится наносить на предмет специальные метки.

Регистрация компонентов Все действия по управлению совмещением сосредоточены в разделе меню «Build». На панель инструментов вынесена только кнопка ручного совмещения. Автоматическая регистрация Если качество отдельных сканов хорошее и на совпадающих участках имеется много характерных по рельефу деталей, то имеет смысл сразу попробовать совместить сканы в автоматическом режиме. Совмещать сканы можно последовательно попарно или сразу попробовать совместить все сканы.

Необходимо постоянно сохранять результаты обработки. 24

25

Будьте осторожны – при совмещении большого количества сканов возможна аварийная остановка программы с потерей всех результатов несохраненной сессии!!! Для этого необходимо выбрать все элементы, которые нужно совместить (отметить их как видимые и выделив все названия) и вызвать из меню опцию: Build -> Registration –> Initial -> Auto

В процессе регистрации в отдельном окне выдается информация о ее ходе. По завершении автоматической регистрации выдается сообщение либо о том, что все элементы зарегистрированы успешно, либо выводится список элементов, которые не удалось совместить (Рис 18). С этих элементов снимается флаг видимости на панели селектора элементов, и они не видны на экране. Что бы их увидеть, надо поставить на них флаг видимости.

Далее можно выбрать два варианта – регистрацию по выделенным точкам (точки, естественно, должны быть предварительно выделены) и регистрацию по элементам в целов (предварительный выбор точек не требуется. Вариант, когда выделены все точки всех элементов соответствует регистрации по элементам. Процесс стыковки сканов предмета в этой программе называется регистрацией. На экране появится диалоговое окно (Рис. 16), в котором предлагается выбрать из списка выбранных сканов базовый элемент. Перемещения всех остальных сканов будут производиться по отношению именно этого элемента. Его координаты в мировом пространстве меняться не будут.

сунок 17. Вид элементов после сунок 18. Варианты сообщений после успешной автоматической автоматической регистрации регистрации Если некоторые элементы не удалось зарегистрировать автоматически, то необходимо сделать это в ручном режиме. Ручная регистрация производится с парами элементов и не требует предварительного выделения точек объектов. Режим ручной регистрации вызывается либо с использованием кнопки на панели инструментов, либо из меню: Build -> Registration –> Initial -> Manual Окно режима ручной регистрации представлено на Рис. 19.

Рисунок 16. Окно начальной автоматической регистрации.

26

Перед началом предлагается выбрать элемент, который будет базовым, т.е. чьи координаты будут зафиксированы. Поскольку ручная регистрация проводится попарно, очень важно соблюдать последовательность стыковки отдельных сканов, т.к. неверный выбор 27

базового элемента приведет к тому, что разрушится уже собранная модель. Программа привяжет не новый элемент к уже состыкованному, а наоборот – состыкованный к новому. В режиме ручной регистрации доступны некоторые функции представления элементов на экране, причем обе панели управляются независимо. К этим функциям относятся изменения масштаба изображения и поворот. Для изменения изображения сканов необходимо выбрать кнопку «Вращение» на панели инструментов. В этом режиме необходимо поставить сканы в такое положение, чтобы их общие части смотрелись в одном ракурсе. После этого можно выйти из режима «Вращение», нажав кнопку «Esc» на клавиатуре. Программа вернется в режим разметки ручной регистрации.

Точки ставятся попарно на правом и левом скане на совпадающих участках. Минимально необходимое количество пар точек – 3. Чем большее количество пар точек привязано к объектам, тем надежнее результаты последующего совмещения. На Рис.18. показаны размеченные пары точек. В процессе расстановки точек их можно перетаскивать, если они проставлены неправильно. Для этого нужно поставить курсор мыши на точку и при нажатой левой кнопки перетащить метку на нужное место. Программа отслеживает, чтобы точки расставлялись попарно на правом и левом сканах, и выдает звуковой сигнал в случае ошибки. Звуковое предупреждение выдается также и в том случае, если поставленный репер не попал ни на одну точку скана. После расстановки точек, необходимо запустить программу ручной регистрации. Делается это нажатием правой кнопки мыши. Программа производит предварительную стыковку сканов по заданным реперным точкам, что позволяет оценить правильность их расстановки. На экран выводится всплывающее меню с просьбой подтвердить начало регистрации или отказаться от продолжения и изменить расположение реперов или добавить новые. При подтверждении начала обработки на экран выводиться информационная панель, отражающая ход регистрации. По окончании процесса подгонки выводится информационная панель с результатами подгонки показанная на Рис. 20.

Рисунок 19. Окно ручной регистрации элементов Система ручной регистрации также использует алгоритмы корреляционного анализа для пространственного совмещения сканов. Однако перед началом обработки сканов ей необходимо задать начальные приближения для совмещения объектов. Делается это путем ручной расстановки пар реперных точек на обоих сканах.

28

Рисунок 20. Результаты ручной регистрации Выводятся значения средней ошибки совмещения и среднеквадратичное отклонение результата. Чем меньше эти значения – тем лучше результат подгонки. Результат ручной регистрации показан на Рис. 21.

29

Запрашивается имя базового элемента и начинается процесс подгонки. Результаты подгонки выводятся в информационном окне, аналогичном тому, которое показано на Рис. 20. Перед окончательным слиянием объектов в один необходимо произвести еще ряд дополнительных чисток совмещенных сканов. Делается это для того, чтобы достигнуть максимального соответствия трехмерной копии с оригиналом.

Рисунок 21. Результат ручной регистрации пары элементов.

Дело в том, что слияние нескольких объектов в один осуществляется путем усреднения положения совпадающих точек разных сканов в пределах заданной погрешности. Наибольшая точность воспроизведения поверхности достигается при использовании данных ОДНОГО скана с наилучшими характеристиками. Поэтому из всех наложенных сканов необходимо убрать совпадающие точки тех сканов, качество поверхности которых хуже, чем у другого.

Следующим шагом подготовки трехмерной копии предмета к окончательному слиянию является тонкая очистка полученных сканов. Если рассмотреть совмещенные сканы при большом увеличении, то становится видно, что отдельные участки сканов плохо стыкуются с другими.

Особое внимание следует обращать на метра резких перепадов по глубине, т.к. именно здесь наблюдается наибольшее различие в отображении рельефа для сканов, снятых под разными углами наблюдения. Необходимо убрать точки тех сканов, которые сглаживают изменения рельефа.

Так происходит, в основном, на границах отдельных сканов, где погрешности определения пространственных координат велики.

Слияние элементов

Эти шероховатости также необходимо удалить из каждого скана, где они выявлены.

Слияние предварительно выбранных элементов сцены в один объект осуществляется выбором режима:

Окончательная подгонка сканов проекта осуществляется в режиме тонкой регистрации. Необходимо предварительно выбрать регистрируемые элементы и, если надо, выделить точки. Для тонкой подгонки сканов необходимо выбрать опцию: Build -> Registration -> Fine

Build -> Merge Или кнопки панели инструментов «Соединить» Появляется диалоговое окно (Рис.22), запрашивающее имя вновь создаваемого элементов. Это имя должно быть уникальным. Создание нового элемента не изменяет уже существующего набора элемента с исходными обработанными сканами.

И далее выбрать варианты: «Elements» или «Points». Точки предварительно должны быть выделены.

30

31

объединению только тех точек, координаты которых соответствуют некоторому среднеквадратичному отклонению. Результаты операции объединения элементов выводятся информационное окно, аналогичное показанному на Рис. 20.

в

Если на совмещенных сканах имеется значительное различие в координатах точек совпадающих областей, то все эти точки будут отбракованы и на результирующем объекте появятся пустые места. Бороться с этим можно либо выбирая более мягкие условия объединения - «Smooth», либо путем снятия дополнительных сканов интересующих мест с большей точностью и последующего совмещения и объединения их со сводной моделью.

Рисунок 22. Первое окно объединения элементов После задания уникального имени, появляется окно задания параметров объединения (Рис. 23). Здесь необходимо определить, осуществляется ли объединение элементов целиком или объединение выделенных точек. Для объединения по выделенным точкам необходимо отметить в окне поле «With selected points». Для объединения элементов целиком это поле должно быть неотмеченным.

Однако, зачастую, полученные дефекты столь незначительны, что выгоднее прибегнуть к специальным инструментам редактирования для их ликвидации. Специальные инструменты редактирования поверхности. К ним можно отнести следующие инструменты: «Check Polygons», «Boundary», «Smooth» и «Fill Holes». Первые два определяют и выделяют точки, выбивающиеся из общей картины по каким-либо параметрам. Дальнейшую судьбу этих точек решает человек. Последние осуществляют автоматизированную поверхности в автоматическом режиме.

обработку

Затягивание дыр - «Fill Holes» Процедура атягивает пустоты на поверхности выбранного элемента в выделенной области. Вызов автоматического режима:

Рисунок 23. Второе окно объединения элементов Точность объединения выбирается «Smoothness» в нужное положение.

установкой

Build -> Fill Holes -> Auto движка

Позиция «Smooth» соответствует усреднению точек, имеющих максимальный разброс координат. Позиция «Precise» соответствует 32

33

В окне указано количество найденных дыр – «Number of Holes», количество узлов во всех дырах – «Number of Nodes» и ряд параметров настройки заливки. Можно выбрать один из трех алгоритмов. Наиболее оптимальным является алгоритм затягивания поверхностью Безье – «by curvature», гладкость которой можно регулировать с помощью движка «Flatness» от «curve» до «flat». Если дыра одна, то вместо надписи на кнопке «Next Hole» будет написано «Ok». исунок 24. Элемент до затягивания дыры

Рисунок 25. Элемент после затягивания дыры

Последовательность действий. 1. Из списка элементов выберите исправляемый элемент. 2. Выделите область точек в которой имеются дыры. 3. Выберите команду Build -> Fill Holes -> Auto Система произведет анализ выделенной области и определит наличие дыр. Дыры, выходящие за пределы выделенной области засчитаны не будут. Если дыры не найдены, будет выдано соответствующее сообщение. По окончании анализа будет выведено окно управления заливкой, показанное на Рис.25.

Во временном окне программы будет показана текущая дыра в крупном масштабе и все ограничивающие ее узлы (Рис. 26). Для заливки одиночной дыру надо нажать кнопку «Apply». После этого на экране будет показана затянутая дыра (Рис. 27). Для последовательной заливки всех найденных дыр нужно нажать кнопку «All» или последовательно нажимать «Next Hole».

Рисунок 27. Найденная дыра и ее узлы до заливки

Рисунок 26. Рисунок 25. Окно настройки затягивания дыр.

34

Рисунок 28. Затянутая дыра и ее узлы после заливки

Если найдено несколько дыр и выбран режим «All», то появиться прогресс-индикатор процесса, показывающий номер очередной обрабатываемой дыры.

35

По окончании процесса будет выведена панель информации о том сколько дыр затянуто, а сколько не удалось затянуть. Если дыра не может быть затянута с действующими установками, будет предложено выбрать другой алгоритм или перейти в ручной режим.

Зачастую, в случае резких отклонений точек от среднего, одного прохода сглаживания недостаточно для получения приемлемых результатов, поэтому можно задать количество повторений от 1 до 10. На Рис. 30 показан результат сглаживания участка поверхности с весом 1 и тремя повторениями. Видно, что поверхность сглажена достаточно хорошо.

Сглаживание - «Smooth» Зачастую, отсканированная поверхность имеет очень большой разброс по точкам от средней плоскости. Такая ситуация возникает, обычно, при сканировании волнистой поверхности с высокой отражательной способностью. При этом, вместо точечного освещения от лазерного луча отдельных участков поверхности, возникают блики, которые фиксируются оптическим каналом, как точки засветки в произвольных координатах. Если координаты такой точки сравнительно близки к средней плоскости поверхности, то они учитываются при проведении триангуляции и включаются как часто общей поверхности. В результате возникают пиковые выбросы из гладкой поверхности, показанные на Рис. 28.

Рисунок 29. Скан от бликующей поверхности

Рисунок 30. Результат сглаживания поверхности

Подобная структура не дает возможность производить дальнейшую математическую обработку сканов с использованием алгоритмов совмещения, т.к. положение выбросов носят стохастический характер. Чтобы разрешить данную ситуацию необходимо произвести сглаживание всей поверхности для устранения выбросов. Для того, чтобы сгладить выделенный участок поверхности, необходимо нажать кнопку «Сгладить» или выбрать опцию: Build -> Smooth На экране появится окно с настройками параметров сглаживания. Алгоритм сглаживания поверхности данной программой не раскрывается. Можно предположить, что производится сглаживание по 4-5 точкам и параметр «Weight» задает удельный вес значений окружающих точек, по отношению к центральной. Таким образом, значение центральной точки либо вообще не усредняется – Weight = 0 либо учитывается с весом 0,25 - Weight = 1. 36

37

4 Заключение

5 Приложения

В зависимости от особенностей сканируемого предмета и свойств его поверхности, приходится применять различные инструменты для предварительной и окончательной обработки сканов.

Приложение 1. Сообщения об ошибках

Количество сканирований для получения полноценной трехмерной копии предмета зависит от сложности его рельефа и формы симметрии. Минимальное количество сканов составляет 5 – с трех сторон через 120о, сверху и снизу. Для сложных предметов возрастает многократно.

количество

необходимых

Сообщение AF error. Laser barrier may be closed AF error Calculation disable

Причина Сканер не готов к работе из-за ошибки автофокуса

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно

Сканер не готов к работе из-за ошибки автофокуса Failed to calculate using the specified corresponding points

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. When selecting correspondence points, you must select points so that they are sufficiently spaced and so that are within the range that can be specified within the element’s colorimage window Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно

сканов

Те или иные инструменты обработки сканов и стыковки элементов могут применяться в произвольном порядке для достижения максимальной эффективности работы. После формирования трехмерной копии предмета она может быть экспортирована в другие программы для дальнейшего использования. Полное описание всех возможностей программного пакета может быть найдено в [1].

Cannot display wireframe

Cannot show information of more than 20000 points. (Number of selected points – 20000) Points will be omitted Choose more than 2 points Choose more than 3 points Choose more than 4 points Create Meshes Fault!

Design value is same as that of others

38

The command was selected even though the currently displayed color image was the one added to the data taken by the digitizer More than 20000 points were selected.

An attempt was made to extract a line without selecting two or more points An attempt was made to extract a face or circle without selecting three or more points. An attempt was made to extract a sphere without selecting four or more points Failed to fill holes. (This message appears if creation of meshes fails with “Fillholes by meshes” or “Replace meshed” selected.) The design values of the extracted point are the same as those of the extracted line

Click the [OK] button to display the [Info-Points] dialog box. Information for the extra points (i.e. the points exceeding – 20000) will not be included.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно

39

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина Extracted line’s The extracted line’s vector is the vector overlaps same as the other line’s vector Extracted point The extracted coordinate (X, Y, Z) overlaps is the same as the other’s coordinate Extraction Fail extraction of Point, Line or failure. Please Face select again File write error A write error occurred, for instance, due to an excessively long file path name File write error: A write error occurred user preferences

File write permission error

File write permission error: user preferences

FillHoles Disable FillHoles Fault! Please select other Algorithm. Identical name entered. Please enter another name Illegal format file

40

An attempt was made to save a file in a directory for which no file write permission was given An attempt was made to copy a file..in a directory for which no file write permission was given when “Copy” or “Copy/All” was selected No write permission was given for the preference file or directory

Failed to fill holes. (Failed to divide holes.) Failed to fill holes. (This message appears when replacement fails even if “Replace meshes” is selected.) The [Rename] button was clicked even though the same file name as the original file name had been entered. An attempt was made to open a file which cannot be read

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина Invalid An attempt was made to enter a directory directory name which did not exist Memory allocation error

Failed to reserve sufficient memory to execute a command

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно

No holes were found

No holes were found as a result of a search

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. No preference file will be created even if the [OK] button is clicked. (The settings will be lost if this software is exited.) Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно

No more redo (An alarm will be heard if the shortcut key is used.) No more undo. (An alarm will be heard if the shortcut key is used.) No name entered. Please enter again (“Element name”) No name entered. Please enter again No step angle entered. Please enter again

An attempt was made to perform redo more than the specified times

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. No preference file will be created even if the [OK] button is clicked (The settings will be lost if this software is exited.) Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Not Ready for Remote PC Card had reset since last update

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Quit this software immediately Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

An attempt was made to perform undo more than the specified times.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

The [OK] button was clicked even though no element name had been entered

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Enter an element name, and click the [OK] button to open the file. Enter the desired file name, and click the button

The [OK], [Load] or [Rename] button was clicked even though no element name had been entered The [Scan] button was clicked without entering a rotating angle even though “Other” was selected for [Rotation step] Keys on the digitizer were operated while the monitor image was displayed Power was turned Off then turned On or the memory card was replaced

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Stop operating the keys and click the [OK] button to open a message dialog box Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. The memory card information will be updated automatically

41

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина PC Card had A file(s) was added, deleted or updated since renamed on the digitizer while the last update [File-ImportDigitizer-PC Card] dialog box was open, but the memory card was not updated Please capture Not possible to make calculation for chart data again the rotary shaft using the chart’s image even though the [Convert] button was clicked Please capture The [Convert] button was clicked even chart data though no image of the chart had been acquired Please capture The [Convert] button was clicked even data though no data had been acquired Please capture more than one data Please draw line Please match equal to or more than 6 points Please read element first Please select 2 polygon mesh elements. (An alarm will be heard if the shortcut key is used.) Please select a file

42

The [Convert] button was clicked even though two or more shots had not been acquired The middle mouse button was clicked even though no control points had been set The [OK] or [Preview] button was clicked even though more than six pairs of corresponding points had not been designated An attempt was made to execute the Build – Move – To X-Y-Z command without first importing an element The command was selected without selecting two polygon mesh elements

The [Rename], [Load], [Copy] or [Delete] button was clicked even though no files had been selected.

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. The memory card information will be updated automatically Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина The command was selected even Please select a polygon mesh though no elements had been selected element. (An or elements other than polygon mesh elements had been selected alarm will be heard if the shortcut key is used.) Please select a The [Apply] button was clicked sample point on without selecting sample points the image Please select a The command was selected even single polygon though more than one polygon mesh mesh element. elements had been selected or a (An alarm will polygon mesh element and an element be heard if the other than polygon mesh type had been shortcut key is selected used.) Please select a The [Open] button was clicked even single scene though more than one scene files had file been selected Please select The command was selected even if no element(s). (An elements had been selected alarm will be heard if the shortcut key is used.) Please select multiple polygon mesh elements. (An alarm will be heard if the shortcut key is used.)

The command was selected even though more than one polygon mesh element had not been selected

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

43

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина An element(s) other than polygon Please select only polygon mesh type element was also selected mesh element (s). (An alarm will be heard if the shortcut key is used.) Please select The [Open] or [Import] button was only same clicked even though more than one file format files of different format had been selected Please select The command was selected with no point(s). (An points selected alarm will be heard if the shortcut key is used.) Please select The command was selected even points within though no points had been selected or each selected points had been selected for only some element. (An selected element but not all alarm will be heard if the shortcut key is used.) Please select The command was selected even polygon mesh though no elements had been selected element(s). (An or elements other than polygon mesh alarm will be elements had been selected heard if the shortcut key is used.) Please select The command was selected even polygon(s). (An though no polygons had been selected alarm will be heard if the shortcut key is used.)

44

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина Please select three The command was selected even though or more points. three or more points had not been (An alarm will be selected heard if the The right mouse button was clicked even shortcut key is though more than three pairs of used.) corresponding points had not been designated Same element The same element name already exists name exists. Please enter another name. (“File name”) Same element An attempt was made to enter an element name exists. name that already exists Replace? Same file name An attempt was made to enter a file name exists that already exists SCSI read error An error occurred with SCSI connection. A read error from the memory card occurred in VIVID 900/910 (VI-900/ 910) Select more We need more than 500 selected points points for registration. Among selected elements, at least one element that does not have a certain number of selected points exists Selected file “....” An attempt was made to read a file that may be broken. had not been saved properly Continue?

Something wrong with VIVID

A SCSI error other than SCSI connection error, SCSI command end error and ready error due to an AF error occurred

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Enter a new element name, and click the [OK] button to open the file

To replace the existing element, click the [Replace] button To overwrite the file, click the [Overwrite] button Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

To continue to read the file, click the [Continue] button. .If the [Continue] button is clicked, an abnormal stop of the software may occur during reading Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

45

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина The command was selected even though The element has no image/The only the polygon mesh elements that elements have no were defined without copying images or elements other than polygon mesh image. (An alarm elements were selected will be heard if the shortcut key is used.)

The element has no image. (An alarm will be heard if the shortcut key is used.) The size of this image is different from the size of selected image There are no points. The element will be removed. (“File name”) This element does not have multiple images This Shortcut key about [Command Name] is an invalid combination. It will be reset!

The selected element did not have any images when the command was selected

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. If both polygon mesh elements with images and those without images are selected, this error message will not be displayed for those elements that do not contain images Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

The size of the selected image was different from that of the image you tried to load, due to replacement of textures

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

No data points were contained

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. The element will be selected

You attempted to execute the command on an element that has only a single image The shortcut key combination you attempted to set is not supported by this command

Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Сообщения об ошибках (продолжение) Сообщение Причина This Shortcut key The same shortcut key had already been about [Command assigned when you tried to assign it Name] is exist! Please set another! This version of The [Open] button was clicked even scene file is not though a scene file saved by the Utility supported Software VI-S1 had been selected Too Small Mesh. Among selected elements, at least one We can’t get element that is composed of less than a enough certain number of constituent points information for exists registration Turntable not The rotary stage is not connected to the found digitizer or it is not turned ON Value must be 0 < value < 10000

A value outside the allowable range was entered

Value must be – 100000 < value < 100000 VIVID busy

A value outside the allowable range was entered and the OK button was clicked

VIVID not found

VIVID (VI) series digitizer is not turned ON, cables are disconnected, or the SCSI device driver setting is not correct The selected element has an excessively small number of polygons

“Element name” Zero or few polygons found. Skip making LOD

5.1

The SCSI command did not complete

Действия Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно. Щелкните на кнопке [OK], чтобы закрыть диалоговое окно.

Использованная литература

1. Polygon Editing Tool ver. 2.2. Instrstion Manual, Konica-Minolta, 2006 2. Non-contact 3D digitizer VIVID 910/VI-910

46

47

Содержание Принцип работы сканера.............................................................................. 3 1 Подготовка к работе.............................................................................. 5 1.1 Включение сканера ............................................................................. 5 1.2 Выбор оптимального расстояния....................................................... 5 Выбор объектива ........................................................................................... 8 Фокусировка .................................................................................................. 9 1.3 Выбор фона и освещенности............................................................ 10 2 Сканирование....................................................................................... 12 2.1 Программное обеспечение ............................................................... 12 2.2 Сканирование .................................................................................... 12 Ручное управление сканированием............................................................ 14 Сохранение результатов.............................................................................. 15 3 Работа с программой «Polygon Editing Tools» (PET) ..................... 18 3.1 Кнопки инструментов ....................................................................... 20 3.2 Обработка полученных сканов ........................................................ 23 Регистрация компонентов........................................................................... 25 Слияние элементов ...................................................................................... 31 Специальные инструменты редактирования поверхности. ..................... 33 Затягивание дыр - «Fill Holes».................................................................... 33 Сглаживание - «Smooth»............................................................................. 36 4 Заключение ........................................................................................... 38 5 Приложения.......................................................................................... 39 Приложение 1................................................................................................... 39 5.1 Использованная литература ............................................................. 47

48