1. Pierwsze kroki
2. Kalibracja kamery
3. Laserowe skanowanie 3D
4. Zespalanie skanow
5. Czesto zadawane pytania
6. Ogolne wskazowki i rady

Czego tyczy sie nazwa “DAVID”?
To poprostu nazwa malego, ale bardzo konkurencyjnego programu, miedzy tymi wielkimi “Goliatami” innych producentow programow i skanerow 3D…

Jak funkcjonuje DAVID?
Jego koncept opublikowany zostal w DAGM (Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung- Niemieckia Wspolnota Pracy dla Rozpoznawania Wzorow). Mozecie go tutaj zladowac: Low-Cost Laser Range Scanner and Fast Surface Registration Approach

Czy istnieje forum do DAVIDA?
Tak. Nie wahaj sie zamieszczac tam swoich pytan i komentarzy! Forum

Jak dokladne sa wyniki skanow?
Oczywiscie jest to w duzej mierze zalezne od uzytego lasera, kamery, dokladnosci budowy ekranu, wielkosci obiektu, warunkow swietlnych, kata zlamania linii lasera, dokladnosci grafiki kalibracyjnej i kalibrowania przy jej uzyciu kamery. W naszych eksperymentach przeprowadzanych wartosciowa, czarno-biala kamera, dobrze zogniskowanym, 5mW laserem, wielkosci objektywu kamery 50mm, odstepie kamery ok. 600mm i kacie triangulacyjnym (zlamania linii lasera) o wielkosci ok. 30°, uzyskalismy dokladnosc z bledem mniejszym niz 0,4mm. Ogolnie mowiac blad jest mniejszy niz 1%. odstepu kamery.
Wzmianka: Jezeli przeprowadzisz dokladnie kalibracje kamery, utworzony po skanowaniu model 3D bedzie nie tylko dokladnie odwzorowywal forme obiektu, ale takze jego wielkosc. Istnieje wiele faktorow polepszajacych jakosc skanowania:

• O kamery:
  • redukcja “szumow” obrazu do minimum
  • duza czulosc swiatla
  • kamera czarno biala w miejsce kolorowej (punkty obrazu zostana interpelowane)
  • rozdzielczosc obrazu (wplywa glownie na rozdzielczoisc siatki trojkatow)
  • jakosc obiektywu kamery (soczewki szklane sa lepsze od plastikowych)
• O laserze:
  • linia lasera tak cienka, jak to tylko mozliwe (model z mozliwoscia ustawiania ogniskowej)
  • jasna, jak tylko mozliwe
  • o przebiegu perfekcyjnej linii prostej
  • czerwony, lub zielony laser, jezeli uzywasz kolorowej kamery (albowiem DAVID moze uzywac czerwonego, lub zielonego kanalu kolorow)
• O grafice kalibracyjnej:
  • kat ekranu musi miec dokladnie 90 stopni
  • papier z wydrukiem punktow kalibracyjnych nie moze sie marszczyc

Jaka rozdzielczosc siatki trojkatow moze zostac osiagnieta kamerkami Web?
Otrzymujesz dokladnie jeden punkt sieci trojkatow w miejsce jednego punktu obrazu kamery. Jezeli uzywasz kamery o rozdzielczosci 1,3 mln. punktow i Twoj obiekt obejmuje ok. jednej trzeciej powierzchni obrazu, otrzymasz ok. 450 000 punktow. Nie zapomnij jednak: Rozdzielczosc i dokladnosc siatki trojkatow to dwa rozne zaganienia.

Jaki typ kamery/ lasera proponowali bysmy?
Zanim kupisz drogi sprzet, polecamy przeprowadzic pierwsze eksperymenty tanszym. W ten sposob zauwazysz czy jakosc uzyskanego rezultatu jest dla Ciebie wystarszajaca, ewtl. jakie problemy wynikaja. Najpierw powinienes sprobowac mozliwie jak najwiecej niedokladnosci usunac poprzez polepszenie dokladnosci wszystkich ustawien sprzetu i ekranu (ustawienia obrazu kamery, ustawienia swiatla otoczenia, koloru tla, koloru obiektu, zadbanie o lepsza precyzje grafiki kalibracyjnej i scianek ekranu).

• LASER: Drogiego (silnego) lasera potrzebujesz tylko wtedy, jesli nie mozesz wystarczajaco zaciemnic pomieszczenia, lub jesli chcesz skanowac ciemne, albo bardzo duze obiekty. W wypadku zaklocen obrazu, ktorych nie da sie usunac poprzez zmiane ustawien kamery, silny laser takze moze pomoc. Powinienes w kazdym razie unikac duzych roznic miedzy jasnoscia ekranu kalibracyjnego, a jasnoscia obiektu- tzn. jesli obiekt jest ciemny, uzyj podobnie ciemnego tla/ ekranu.

• KAMERA: Duza rozdzielczosc nie jest najuwazniejszym kryterium, albowiem w urzadzeniach z duza rozdzielczoscia zwieksza sie prawdopodobienstwo zaklocen obrazu. Wlasciwa rozdzielczosc zalezy od wielkosci skanowanego obiektu. Tylko bardzo niewielkie detale wymagaja wysokiej rozdzielczosci. Dla przypomnienia: Dla kazdego punktu obrazu obliczany jest jeden punkt 3D. Przy uzyciu kamery o rozdzielczosci 640×480, ustawionej tak, ze “widziany” przez nia obiekt zajmuje 300×350 punktow jej obrazu, otrzymamy 100.000 punktow 3D (i to tylko punkty jednej ze skanowanych stron obiektu). To w wiekszosci wypadkow wiecej niz wystarczajace. Mozliwe nawet, ze taka ilosc punktow obrazu trzeba by zredukowac o faktor 4- 9, by w ten sposob zredukowac zaklocenia obrazu do minimum. My uzywamy kamer Firewire do skanowania obiektow w ramach testowych i jestesmy bardzo zadowoleni z wynikow uzyskanych kamerami o rozdzielczosci 640×480 do 1024×768 punktow. Testowalismy rownierz tania kamere Web za 20 euro. Przy niej rezultaty byly oczywiscie mniej zadowalajace, jednak w wielu wypadkach moga one w zupelnosci wystarczyc.

• SOCZEWKA OBIEKTYWU: Pomimo iz nasza kalibracja kamery wedlug grafiki kalibracyjnej rekompensuje takze nieliniarne znieksztalcenia obrazu, dobry obiektyw kamery z cala pewnoscia podwyzszy dokladnosc. Eksperymenty nasze nie dotyczyly jednak testow obiektywow konkretnych kamer dostepnych na rynku.

• UWAGA OGOLNA: Nie zapomnij ze pojedyncze komponenty zaleza od siebie. Dla przykladu; nie przyniesie niczego wysoka rozdzielczosc kamery, jesli grubosc linii lasery jest zbyt duza! To samo, jesli uzyjesz kamery z bardzo dobrym obiektywem, a nie zadbasz o wysoka precyzje przy zbudowaniu ekranu kalibracyjnego!

Kalibracja kamery funkcjonuje, jednak nie otrzymuje danych 3D przy skanowaniu. W miejsce tego ukazuje sie meldunek, ze linia lasera nie zostala wykryta. Co jest powodem?
DAVID nie jest w stanie rozpoznac linii lasera w obrazie kamery. Tego powodow moze byc kilka:

• Ustawienia obrazu: Inaczej powinna ustawiona byc jasnosc podczas kalibracji obrazu, a inaczej przy skanowaniu. W dialogu skanowania mozesz przywolac aktualny obraz kamery, ktorym musi pracowac DAVID, przy pomocy opcji “Pokaz obraz kamery” (na samej gorze). Prosze porownaj widoczny obraz z tymi, jakie zamiescilismy w naszej pomocy online do Laserowego skanowania 3D. Mozliwe ze musisz zmienic czas naswietlania, przeslone, lub oswietlenie otoczenia.
  • Linia lasera musi byc dobrze widoczna na powierzchni ekranu, w lewej i w prawej czesci obrazu, na obiekcie i po srodku obrazu.
  • Cala reszta obrazu powinna byc mozliwie zaciemniona, lub nawet czarna. W kazdym badz razie podczas calego przebiegu skanowania, obraz powinien pozostac w niezmienionej tonacji swietlnej (zadnych mrugan oswietlenia pomieszczenia itp.)!
• GEOMETRIA:
  • Linia lasera musi siegac od lewej po prawa krawedz ekranu kalibracyjnego.
  • Powierzchnie ekranu musza tworzyc ze soba dokladnie kat 90°.
  • Grafiki kalibracyjne na obydwu powierzchniach musza lezec na tej samej wysokosci i nie byc przekrzywione wzgledem siebie.

Podczas skanowania pojawia sie meldunek “ZBYT MALY KAT ZLAMANIA LINII LASERA”. Co to oznacza?
Powinienes trzymac laser w innej pozycji (w wiekszosci wypadkow wyzej). DAVID oblicza koordynaty 3D poprzez przeciecie powierzchni swiatla lasera promieniami swiatla “wpadajacymi” w obiektyw kamery. Z tego powodu powierzchnia laserowego swiatla nie moze znajdowac sie zbyt blisko kamery.

Otrzymana powierzchnia 3D jest silnie nieregularna, nieco znieksztalcona. Takie znieksztalcone pomiary powstaja przez niepozadane reflekcje swiatla laserowego na powierzchni obiektu. Sprobuj zredukowac czas naswietlania/ przeslone/ jasnosc itp. kamery- tak, aby swiatlo lasera widoczne bylo na ekranie jako jednolita, wyrazna, wolna od “rozmazan”/ reflekcji linia. Ponadto mozesz zmniejszyc zaklocenia obrazu przez wielokrotne startowanie funkcji Gladkosci, lub czestsze poruszanie linii lasera po powierzchni obiektu. Jezeli to nie pomoze, mozesz ewentualnie powlec obiekt matowa farba (np. plakatowka akrylowa), lub opudrowac go.

Jak skanowac wieksze/ mniejsze obiekty?
Teoretycznie mozesz skalowac cala konstrukcje/ ekran kalibracyjny dowolnie w dol, lub w gore. Do bardzo duzych obiektow bedziesz potrzebowal oczywiscie odpowiednio duzego ekranu z odpowiednio duza grafika kalibracyjna, oraz wystarczajaco silnego lasera. Do bardzo malego obiektu natomiast, potrzebny bedzie laser z mozliwie cienka linia swietlna.
Wskazowka: W miejsce uzytkowania dwu sasiednich scian pomieszczenia jako ekranu kalibracyjnego, mozesz uzyc jednej sciany i przylegajacej do niej podlogi. Sciana i podloga tworza ze soba najczesciej dokladniejszy kat prosty, niz dwie sasiednie sciany. Linia lasera musi zostac w tym wypadku odwrocona o 90° (z poziomej na pionowa).

Jak skanowac ciemne obiekty?
Skanowanie obiektow o ciemnym zabarwieniu jest trudne. Ewentualnie zafarbuj obiekt na jasniejszy kolor, lub opudruj go (np. talkiem). Jesli nie jest to mozliwe, byc moze ten pomysl okaze sie dla Ciebie pomocny (jednakze nie do calkowicie czarnych obiektow): Problem w tym, ze tylko nieznaczna ilosc promieni swiatla lasera zostaje odbita od ciemnych powierzchni. Jesli uda sie wyrownac to przez powiekszenie przeslony i/albo czasu naswietlania kamery, linia lasery bedzie znowu zbyt silnie odbijana od jasnego ekranu. Naszym pomyslem jest przyciemnienie ekranu kalibracyjnego. Oczywiscie mozecie pozostawic grafike kalibracyjna na ekranie w niezmnienionym stanie. Jedynie przed skanowaniem naniesiecie na ekran np. ciemniejszy papier. Inna mozliwoscia jest wydrukowanie odwroconej kolorystycznie grafiki kalibracyjnej (biale punkty na ciemnym tle) i aktywowanie w menu kalibracyjnym programu opcji “Odwroc kolory”.

Czy moge zeskanowac osobe z rozwartymi powiekami?
Tego odradzamy Wam koniecznie! Na kazdym komercjalnym laserze znajdziecie wystarczajaco wyrazne ostrzezenia przed jego swiatlem i mozliwoscia powaznego uszkodzenia wzroku. Najlepsza mozliwoscia jest skanowanie twarzy z zamknietymi oczyma i w zalaczeniu odpowiednia obrobka siatki 3D. Roznice w siatce 3D miedzy otwartym okiem, a zamknietym, sa niewielkie. Glowna roznica widoczna jest dopiero w teksturze i ta mozecie odfotografowac przy otwartych oczach.

1. Pierwsze kroki
2. Kalibracja kamery
3. Laserowe skanowanie 3D
4. Zespalanie skanow
5. Czesto zadawane pytania
6. Ogolne wskazowki i rady