Artec Scanning SDK и автоматизированное сканирование: управляемый роботом сканер Artec Spider продемонстрировал отличное качество сканирования

Международная группа исследователей использовала программное обеспечение Artec Scanning SDK и прикрепленный к роботической руке-манипулятору сканер Artec Spider при разработке нового способа автоматизированного сканирования для получения 3D-моделей высокого качества даже при сканировании небольших объектов со сложной геометрией. Проведенные сравнительные испытания показали, что новый способ качественно превосходит предыдущие методы сканирования.

[Гипсовая фигура. / Результат сканирования, основанного на методе анализа кривизны. / Результат сканирования, основанного на методе анализа плотности. / Результат PR2.]

3D-сканирование физических объектов часто становится непростой задачей, особенно когда объект имеет сложную структуру и скрытые поверхности. Было проведено множество различных исследований с целью устранения поврежденных данных и белых пятен в конечных 3D-изображениях, и одна группа исследователей достигла действительно впечатляющих результатов.

Новый метод сканирования был разработан группой инженеров из Исследовательского центра визуальных вычислений Тель-Авивского университета, Мемориального университета Ньюфаундленда, Констанцского и Шаньдунского университетов.

Исследователи провели серию экспериментов, в процессе которых прикрепляли 3D-сканер от Artec к руке-манипулятору антропоморфного робота PR2 и сканировали небольшие объекты, размещенные на столе, который робот держал и поворачивал своим вторым манипулятором.

Для своих экспериментов группа исследователей отдала предпочтение сканеру Artec Spider. Spider является идеальным инструментом для сканирования небольших объектов, так как он видит самые острые края и мельчайшие детали.

Spider производит изображения с чрезвычайно высоким разрешением (до 0,1 мм) и высочайшей точностью (до 0,05 мм), захватывая до 7,5 кадров в секунду, и обрабатывая 1 000 000 точек в секунду. Так как кадры склеиваются в реальном времени, никакой сложной постобработки не требуется.

Вместе с ПО Artec Studio сканер становится мощным настольным инструментом для дизайнеров, инженеров и изобретателей в любой сфере деятельности, а при использовании ПО Artec Scanning SDK он теперь может быть интегрирован в любую специализированную систему сканирования.

Главная задача экспериментов состояла в том, чтобы обеспечить высокую точность сканирования объектов. Эта цель была достигнута путем размещения сканера в стратегически выбранных точках наилучшего обзора (Next-Best-Views, или NBVs) для постепенного захватывания геометрических деталей объекта, пока не будет достигнута целостность и высокая точность.

Идея новой системы автономного сканирования сводится к анализу данных, получаемых с помощью сканера, и генерации набора точек наилучшего обзора (NBVs) для сканирующего робота.

Процесс сканирования начинается с создания первоначального, так называемого «слепого скана» объекта со всех сторон, с целью получения облака точек, покрывающего крупные участки поверхности объекта. Затем на основе экранированного уравнения Пуассона генерируется набор точек наилучшего обзора.

После этого робот перемещает сканер таким образом, чтобы сделать снимки с выбранных точек обзора. Когда роботическая рука-манипулятор, удерживающая сканер, достигает заданную точку обзора, производится сканирование. Система получает скан, который затем регистрируется и склеивается с первоначальным изображением.

Во избежание потери деталей новый алгоритм создает «карту точности», фиксируя участки плохого качества, где нужно сделать дополнительные снимки.

Процесс сканирования осуществляется с помощью ПО Artec Scanning SDK. Сканирование происходит автоматически и останавливается после того, как заданные параметры воспроизведения достигнуты.

Новый алгоритм был сопоставлен с двумя другими алгоритмами, основанными на выборе точек наилучшего обзора, один из которых построен на анализе видимости, а другой на анализе границ. Результаты сравнения подтвердили, что новый способ обеспечивает более высокое качество сканирования.

[Анализ видимости / Анализ границ / PR2]

Сравнение этого алгоритма с подходами, основанными на анализе кривизны и плотности, также показало, что новый метод обеспечивает получение сканов непревзойденного качества.

[Анализ кривизны (20 сканов) / Анализ плотности (20 сканов) / PR2 (10 сканов)]

Кроме того, алгоритм был протестирован на другой роботизированной платформе, промышленном роботе с одним манипулятором, при автоматическом сканировании фигурки слона и получении сканов высокого качества и точности.

Задать вопрос