Руководство пользователя по Artec Studio v0.7

Artec Group

July 11, 2011

1

Оглавление

1 Начало работы 51.1 Преамбула . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 Вступление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3 Системные требования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.4 Условные обозначения и сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.5 Словарь терминов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.6 Установка приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.7 Работа с утилитой ”Camera Manager” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.8 Начало работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.8.1 Запуск приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.8.2 Главное окно приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.8.3 Диалог настроек и выбор языка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.8.4 Последовательность действий при сканировании и обработке данных 17

2 Сканирование 182.1 Подготовка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.1.1 Подключение сканера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.1.2 Выбор типа сканера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.1.3 Настройка сканера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.2 Работа со сканером . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.2.1 Принципы сканирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.2.2 Выбор и подготовка объектов для сканирования . . . . . . . . . . . 252.2.3 Сканирование объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.2.4 Точное совмещение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3 Просмотр 3D-моделей 293.1 Навигация в 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.1.1 Перемещение/поворот/масштабирование вида . . . . . . . . . . . . 293.1.2 Установка центра вращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.2 Выбор проекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.3 Отображение 3D-моделей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.3.1 Фильтры отображения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.3.2 Режимы отрисовки и затенения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.3.3 Освещение, цвет и текстура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.3.4 Двустороннее отображение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.3.5 Отображение нормалей и границ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2

3.3.6 Отображение нетекстурированных полигонов . . . . . . . . . . . . 363.3.7 Стерео режим . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4 Работа с проектами 374.1 Создание проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.2 Сохранение проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.3 Открытие проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4 Экспорт моделей и сканов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.4.1 Экспорт в приложение Leios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.5 Импорт моделей и сканов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.6 История изменений проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.7 Выборочная загрузка данных проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.8 Автосохранение проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5 Обработка данных 455.1 Ревизия и редактирование сканов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

5.1.1 Выделение данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465.1.2 Ревизия сканов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485.1.3 Редактирование данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.2 Совмещение сканов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.2.1 Совмещение перетаскиванием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.2.2 Совмещение по точкам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.2.3 Позиционирование модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.3 Глобальная регистрация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.3.1 Параметры глобальной регистрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.3.2 Возможные ошибки глобальной регистрации . . . . . . . . . . . . 59

5.4 Склейка модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605.4.1 Возможные ошибки алгоритма склейки . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.5 Обработка модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.5.1 Исправление ошибок триангуляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.5.2 Фильтр мелких объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.5.3 Затягивание дырок и сглаживание границ . . . . . . . . . . . . . . . 635.5.4 Автоматическое заполнение дырок . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645.5.5 Сглаживание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675.5.6 Оптимизация сетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

6 Дополнительные режимы 706.1 Съемка несколькими сканерами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

6.1.1 Создание бандлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.1.2 Управление бандлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726.1.3 Мульти-съемка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

6.2 Текстурирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756.2.1 Съемка 3D с текстурой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766.2.2 Построение 3D-модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766.2.3 Наложение текстуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.3 Использование измерительных инструментов . . . . . . . . . . . . . . . . 79

3

6.3.1 Измерение линейных размеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806.3.2 Измерение геодезических расстояний . . . . . . . . . . . . . . . . . 816.3.3 Построение сечений объекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826.3.4 Построение карт расстояний между двумя поверхностями . . . . . 84

7 Настройки 877.1 Общие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7.1.1 Путь к папке сохранения проектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887.1.2 Настройки автосохранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887.1.3 Форматы файлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887.1.4 Режим открытия файлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897.1.5 Проверка поверхностей при импорте . . . . . . . . . . . . . . . . . 897.1.6 Формат экспорта изображений текстуры . . . . . . . . . . . . . . . 90

7.2 Производительность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907.2.1 Многопоточность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907.2.2 Память . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.2.3 История . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.2.4 Уровень сжатия данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7.3 Алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.3.1 Настройки алгоритмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927.3.2 Съемка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7.4 Интерфейс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937.4.1 Звуковое оповещение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.4.2 Цвета рабочей области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 957.4.3 Предупреждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 957.4.4 Отображение поверхностей во время сканирования . . . . . . . . . 95

7.5 Язык . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

4

Глава 1

Начало работы

1.1 ПреамбулаПоздравляем Вас с приобретением 3D-сканера Artec. Данное руководство научит Васбыстро и эффективно создавать прекрасные 3D-модели с помощью нового оборудования.

Настоящее руководство состоит из нескольких глав:

• В первой главе рассказывается о том, как установить программное обеспечение иприступить к работе.

• Вторая глава объясняет базовые принципы сканирования предметов, содержитразличные советы по организации процесса съемки и получению оптимальныхрезультатов.

• В третьей главе описывается управление отображением объектов в окне 3D видадля наиболее удобного просмотра отсканированных 3D-моделей.

• Четвертая глава посвящена организации данных в программе, работе с проектами,экспорту и импорту данных, отмене последних операций и сохранению историиизменений проекта.

• Пятая глава посвящена механизмам обработки данных: работе с отдельнымисканами, их совмещением, склейке, фильтрам, способам устранения дефектов.

• Шестая глава содержит дополнительные темы, такие как съемка несколькимисканерами, текстурирование и проведение измерений.

• Седьмая глава посвящена настройкам приложения.

В случае возникновения дополнительных вопросов Вы всегда можете обратиться поадресу: support@artec-group.com

Спасибо, что Вы выбрали наш продукт!

5

1.2 ВступлениеПриложение Artec Studio поставляется вместе с одной или несколькими моделями3D-сканеров Artec и предназначается для быстрого создания 3D-моделей физическихобъектов. Приложение позволяет не только управлять съемкой объектов, но и проводитьполноценную постобработку полученных данных, оптимизировать сетку и совершатьдругие операции, необходимые для получения качественной 3D-модели. Полученную витоге замкнутую 3D-модель можно отправить на станок, импортировать в другие пакетыдля 3D-моделирования и т.д.

Все модели 3D-сканеров Artec специально разработаны для ручного использованияи отличаются небольшим весом, компактными габаритами и не требуют установки насканируемом объекте специальных маркеров.

3D-сканер Artec способен сканировать как неподвижные объекты и сцены, так ивыполнять 3D-съемку движущихся объектов в режиме реального времени. В этом случаеустройство работает как обычная видеокамера, но с тем отличием, что сканер снимает недвухмерные изображения, а трехмерные поверхности со скоростью до 15 поверхностейв секунду.

Рисунок 1.1: 3D-сканеры Artec

Работа со сканерами Artec и приложением Artec Studio проста и не требуетот оператора специальных умений или знаний. Для получения законченной 3D-модели пользователю необходимо отснять объект с различных ракурсов и объединитьполученные сканы в единую модель при помощи приложения Artec Studio.

Для наиболее эффективной и удобной работы с объектами различной величины иконфигурации предусмотрены сканеры следующих моделей: L (большой),M (средний)и S (маленький), имеющие различные зоны охвата. При сканировании объектоврекомендуется выбирать для съемки наиболее подходящую модель сканера.

Так, при сканировании можно руководствоваться следующими рекомендациями:

• L – человек во весь рост, памятники, архитектурные элементы.

6

• M – человек по пояс, нога (от бедра до лодыжки), рука, лицо, салон автомобиля.

• S – карандаш, ключ, мелкие детали на крупных объектах, например, орнаменты вархитектуре и др.

Возможно также использовать комбинацию нескольких различных моделей сканеров,что в ряде ситуаций позволяет увеличить скорость съемки и получить результаттребуемой точности при сканировании объектов сложной формы.

1.3 Системные требованияДля нормальной работы сканера необходимо большое количество системных ресурсов.Чем более мощную рабочую станцию Вы будете использовать, тем проще и быстрееВы сможете получить законченную модель. Ниже приведены 2 набора требований - мынастоятельно советуем использовать Рекомендуемые системные требования при подбореПК.

Минимальные системные требования для корректной работы приложения Artec Stu-dio:

• ОС – Любая 32-х битная операционная система, начиная с Windows XP;

• 1 порт USB 2.0 для простого сканера и 2 порта для текстурного;

• Процессор – Intel Core 2 Duo;

• Объем оперативной памяти – 2 Гб;

• Видеокарта с графическим ускорителем;

• 300 Мб свободного места на жестком диске.

Рекомендуемые системные требования:

• ОС – Windows Vista x64 или Windows 7 x64;

• Процессор – Intel Core Quad;

• Объем оперативной памяти – 8Гб;

• Видеокарта NVIDIA с 1024Мб памяти;

• Для обработки текстур рекомендуется видеокарта NVIDIA GeForce 9000 или болеемощная

Начиная с версии 0.7.0, программа Artec Studio позволяет полноценно работатьв стерео-режиме OpenGL Quad Buffered Stereo на видеокартах NVIDIA Quadro cостереодисплеями и оборудованием, поддерживающим технологию NVIDIA 3D Vision.

Важно! Операционная система Microsoft Windows XP x64 не поддерживается,поскольку в ней нельзя обеспечить корректную работу 3D-сканера.

7

Для подключения нескольких сканеров рекомендуется использовать компьютерыс несколькими независимыми USB 2.0 контроллерами или воспользоватьсядополнительными PCI-Express USB 2.0 платами расширения.

Важно! Подключение сканеров по USB 3.0 в настоящий момент не поддерживается.

1.4 Условные обозначения и сокращения• Текст, содержащий важную информацию, выделяется следующим образом:

Важно! Важная информация

• Сочетания клавиш быстрого вызова, а также отдельные клавиши выделены серымцветом, например Ctrl + А .

• Кнопки на панелях, в пунктах меню приложения, названия иконок выделяютсясиним курсивом: Инвертировать, Масштабировать вид, …

• Названия панелей и элементов рабочего окна программы выделены следующимобразом: Рабочая область, Файл, Текстура, …

• Текст с подчеркиванием позволяет быстро находить дополнительную информацию.

• ЛКМ – левая кнопка мыши.

• ПКМ – правая кнопка мыши.

1.5 Словарь терминов• Бандл (англ. bundle) – съемка с нескольких сканеров одновременно с указаниемпрограмме их номеров и взаимного расположения относительно объекта съемки.

• Ближняя и дальняя плоскости отсечения – плоскости, ограничивающие областьпространства, в котором сканер снимает 3D поверхности: все, что ближе первой идальше второй плоскости, восприниматься устройством не будет.

• Ключевые поверхности/кадры – поверхности, которые используются алгоритмомглобальной регистрации. Они выбираются автоматически таким образом,чтобы полностью покрыть поверхность снимаемого объекта при сохраненииотносительно небольшого количества ключевых кадров.

• Поверхности – 3D-кадры, снимаемые сканером во время сессии сканирования.Максимальная частота съемки – 15 поверхностей в секунду.

8

• Проект – способ органицазии отсканированного материала, обработанных данныхи истории действий пользователя в памяти компьютера и на диске. Файлы проектав программе Artec Studio имеют расширение .sproj.

• Регистрация:

– грубая – предварительное совмещение поверхностей, выполняемоенепосредственно в процессе сканирования.

– точная – более точное совмещение поверхностей при помощи алгоритма,определяющего попарное взаимное положение последовательных кадров.

– глобальная – алгоритм, оптимизирующий взаимное положение всехповерхностей в единой системе координат.

• Скан (англ. scan) – последовательность поверхностей, снятая за единоенепрерывное движение сканера вокруг объекта или сцены.

1.6 Установка приложения

Важно! До установки приложения не подключайте Ваш сканер к USB портукомпьютера.

Скачайте приложение с сайта и распакуйте его, введя пароль, высланный Вам поэлектронной почте. Запустите программу установки. Для продолжения установки воткрывшемся окне (рис. 1.2a) выберите кнопку Next >.

Ознакомившись с лицензионным соглашением, подтвердите свое согласие навыполнение его условий, нажав на кнопку I Agree (рис. 1.2b). После этого Вам будетпредложен список компонентов для установки (рис. 1.2c):

• Register Scanner – регистрация типов файлов, открываемых по умолчаниюпрограммой Artec Studio.

• Menu shortcuts – создание ярлыка в меню Пуск.

• Desktop shortcuts – создание ярлыка на рабочем столе.

• Quick launch – создание ярлыка на панели быстрого запуска.

• English Manual – установка руководства пользователя на английском языке.

• Russian Manual – установка руководства пользователя на русском языке.

По умолчанию программа самостоятельно создаст все перечисленные ярлыки иустановит руководство пользователя. Для продолжения установки нажмите кнопкуNext>.

В случае, если Вы предпочли зарегистрировать типы файлов, открываемыепри помощи Artec Studio, на следующей странице (рис. 1.2d) выберите галочкаминеобходимые типы файлов и нажмите Next >.

9

(a) Первый экран установки (b) Лицензионное соглашение

(c) Выбор устанавливаемых компонентов (d) Регистрация типов файлов

(e) Выбор места установки

Рисунок 1.2: Установка приложения

Следующий шаг – выбор директории установки приложения (рис. 1.2e). Поумолчанию программа устанавливается в директориюC:\Program Files\Artec\Studio, либоC:\Program Files (x86)\Artec\Studio при установке 32-битной версии приложения в 64-битной операционной системе. Определившись с местом установки, нажмите кнопкуInstall.

Если Вы устанавливаете приложение под операционной системой Windows XP, топрограмма установки спросит вашего согласия на установку компонентов приложения(рис. 1.3), которую нужно подтвердить нажатием Continue Anyway >.

10

В случае, если Вы устанавливаете приложение Artec Studio под ОС Windows Vistaили Windows 7, то во время инсталляции приложения будет показано окно с просьбойподтвердить установку драйверов устройства (рис. 1.4).

Рисунок 1.3: Подтверждение установки компонентов приложения под Windows XP

Рисунок 1.4: Установка драйвера под ОС Windows Vista и Windows 7

После завершения установки (рис. 1.5) программа предложит запустить утилитуCam-era Manager, необходимую для того, чтобы зарегистрировать в системе приобретенныйсканер Artec.

Рисунок 1.5: Завершение установки

11

1.7 Работа с утилитой ”Camera Manager”Каждый 3D-сканер поставляется вместе с лицензионным ключом – файлом, имеющимрасширение «.add», без которого работа приложения Artec Studio с данным устройствомневозможна. Утилита Camera Manager предназначена для управления установленнымина компьютер 3D-сканерами.

Рисунок 1.6: Утилита ”Camera Manager”

В верхней части окна утилиты (рис. 1.6) представлен список установленных в системесканеров. Если сканер подключен в данный момент к компьютеру, то он имеет статусconnected. Если нет – строка статуса пустая. Обновить статус сканеров можно, нажав накнопку Refresh status.

Чтобы установить новый сканер, нажмите на кнопку Install new и укажителицензионный файл, поставляемый с Вашим сканером.

Важно! Один и тот же сканер нельзя установить дважды. Если естьнеобходимость в повторной установке (например, при обновлении лицензионногоключа), необходимо сначала удалить сканер из системы, затем установить его заново.

Для того, чтобы удалить 3D-сканер из системы, нужно выбрать его в списке и нажатькнопку Remove.

Теперь можно подключить сканер к USB порту. Процесс установки драйверовпроисходит по-разному для разных моделей сканеров и версий операционных систем.

• Windows XPЕсли Вы подключаете 3D-сканер модели M, то через некоторое время системавыдаст уведомление об обнаружении новых устройств: Artec 3D Scanner (рис. 1.7a)и Artec Color Camera (рис. 1.7b) (для сканеров с дополнительной цветной камерой).Дождитесь завершения установки (рис. 1.7c).

12

Если Вы подключаете 3D-сканеры моделей L или S, то через некоторое времяпоявится системное окно установки драйверов нового устройства (рис. 1.8a). В немнеобходимо установить маркер на позицию No, not this time и нажать кнопку Next>.Затем установите маркер на позицию Install the software automatically (Recom-mended) и нажмите на кнопку Next> (рис. 1.8b). Дождитесь завершения установки(рис. 1.8c) и в открывшемся окне нажмите на кнопку Finish (рис. 1.8d).

(a) шаг 1 (b) шаг 2

(c) шаг 3

Рисунок 1.7: Установка драйверов для 3D-сканера моделиМ под ОС Windows XP

• Windows Vista, Windows 7Установка драйверов для 3D-сканеров под ОС Windows Vista и Windows7 выполняется автоматически и не требует вмешательства пользователя(рис. 1.9a, рис. 1.9b).

В случае успешной установки система выдаст сообщение, что новое устройствоуспешно установлено и готово к использованию, а в списке Installed devices утилитыCam-eraManager появится новая строка, соответствующая установленному сканеру (для этогоможет потребоваться нажать на кнопку Refresh). Теперь все готово для начала работы.

1.8 Начало работы

1.8.1 Запуск приложенияЗапустить программу Artec Studio можно следующими способами:

• при помощи ярлыка на рабочем столе;

• через меню Пуск, последовательно выбирая пункты Пуск > Программы > ArtecGroup > Artec Studio > Artec Studio.

После запуска приложения перед Вами откроется главное окно, в котором Вы будетесовершать все операции с моделями отсканированных объектов.

13

(a) шаг 1 (b) шаг 2

(c) шаг 3 (d) шаг 4

Рисунок 1.8: Установка драйверов для 3D-сканеров моделей L и S под ОС Windows XP

(a) шаг 1 (b) шаг 2

Рисунок 1.9: Установка драйверов для 3D-сканеров под ОС Windows Vista и Windows 7

1.8.2 Главное окно приложенияГлавное окно приложения Artec Studio имеет 3 основные области: окно 3D вида, панелирежимов работы и панель Рабочая область (см. рис. 1.10).

Все 3D данные отображаются в окне 3D вида. Это одно из основных окон, скоторыми Вам предстоит работать. При запуске приложения в центре окна располагаетсякоординатная сетка и оси координат. Это глобальная система координат, в которой будутнаходиться Ваши сканы и модели.

Слева от окна 3D вида находится боковая панель с иконками различных режимовработы приложения, таких как: Съемка, Редактор, Команды, Сборка, Края, Дефекты,Размеры,Мульти, Текстура. Все режимы работы взаимоисключающие, то есть в каждыймомент времени приложение может работать только в одном из режимов. Большинство

14

Рисунок 1.10: Главное окно приложения Artec Studio

режимов при попадании в них автоматически блокируют панель Рабочей области.Основными режимами работы являются: Съемка, Редактор, Команды, Сборка.

В верхней части окна 3D вида расположена контекстно зависимая панель 3DИнструментов. Панель включает в себя следующие команды: Исходная позиция,Масштабировать вид, Сетка вкл/выкл, Цвет, Освещение вкл/выкл, Режим отрисовки,Освещение, Задняя сторона. В режиме Редактор появляются дополнительныеинструменты: Сквозное выделение, Переместить/вращать/масштабировать,Сглаживающая кисть, Ластик.

Панель Рабочая область используется для отображения и управления всемиданными, загруженными в приложение. Все основные команды по манипуляции сканамии проектами, такие как сохранение, удаление, перемещение, переименование находятсяздесь. Скрытую панель Рабочая область можно отобразить, используя кнопку вправом верхнем углу окна 3D вида (рис. 1.11).

Рисунок 1.11: Кнопка отображения панели Рабочая область

В нижней части окна приложения расположена панельЖурнал. Журнал представляетсобой отчет программы о выполненных командах с указанием времени выполнения

15

операции и дополнительных сведений. В журнал выводятся сообщения об ошибках идиагностические сообщения, выдаваемые алгоритмами.

Строка состояния приложения Artec Studio содержит информацию об объемесвободной оперативной памяти, доступной в системе, и об объеме памяти, используемойприложением в текущий момент. Также в строку состояния выводится ход выполнениятекущей активной задачи, такой как работа алгоритмов, импорт и экспорт моделей исканов и другие.

1.8.3 Диалог настроек и выбор языкаДля того, чтобы попасть в диалог настроек приложения, нужно выбрать пунктНастройки... меню Файл. Окно настроек имеет несколько вкладок с различнымигруппами настроек приложения. Переключение между вкладками выполняетсянажатием на иконки в верхней части окна диалога. Более подробное описание настроекВы найдете в Главе 7.

Рисунок 1.12: Выбор языка

На вкладке Общие Вы можете выбрать настройки автосохранения и включитьавтосохранение проекта перед запуском каждого алгоритма.

На вкладке Производительность можно задать количество последних выполненныхопераций, которое будет сохранять программа, или указать максимальный объемсохраняемой истории в мегабайтах. Шкала Уровень сжатия данных позволяет Вамрегулировать уровень сжатия при сохранении данных проекта на диск.

16

Для смены языка выберите вкладку Язык (рис. 1.12). Выбрав из открывшегосясписка нужный Вам язык, нажмите OK. Программа попросит подтверждения измененияязыка и предложит перезапустить приложение. Согласие будет означать автоматическийперезапуск программы с вновь выбранным языком и потерей всех несохраненныхданных. При отказе от перезапуска изменения вступят в силу в начале следующего сеансаработы с приложением.

1.8.4 Последовательность действий при сканировании и обработкеданных

Для того, чтобы облегчить Ваше знакомство со сканерами Artec и программнымобеспечением Artec Studio, приведем примерную последовательность действий,необходимую для того, чтобы получить готовую трехмерную модель объекта:

1. Установите программное обеспечение Artec Studio (см. раздел 1.6).

2. Установите Ваш 3D-сканер в системе при помощи утилиты Camera Manager (см.раздел 1.7).

3. Подключите сканер с компьютеру.

4. Запустите программу и создайте новый проект (см. раздел 4.1).

5. Отсканируйте выбранный объект (см. раздел 2.2).

6. Сохраните данные (см. раздел 4.2).

7. Запустите алгоритм точной регистрации (см. раздел 2.2.4).

8. Если у Вас 2 скана и более, совместите их при помощи инструмента Сборка (см.раздел 5.2).

9. Удалите нежелательные объекты (см. раздел 5.1.2).

10. Запустите алгоритм глобальной регистрации (см. раздел 5.3).

11. Запустите алгоритм Склейка (см. раздел 5.4).

12. При необходимости запустите алгоритм фильтрации (см. раздел 5.5.2).

13. Заполните дырки и обработайте края модели при помощи инструмента Края (см.раздел 5.5.3).

14. Воспользуйтесь алгоритмом оптимизации полигональной сетки (см. раздел 5.5.6).

15. Воспользуйтесь инструментом наложения текстур Текстура (только присканировании с текстурой) (см. раздел 6.2.3).

16. Экспортируйте готовую модель (см. раздел 4.4).

17

Глава 2

Сканирование

2.1 Подготовка

2.1.1 Подключение сканераПри подключении сканера необходимо выполнить следующие действия: а) подключитьсканер к сети электропитания, б) вставить USB разъем сканера в USB порт компьютера.При подключении важно помнить о следующем:

• распутайте провода сканера, чтобы они не мешались под ногами во времясканирования – запнувшись, Вы можете пораниться или повредить оборудование.

• не подключайте к USB контроллеру, к которому подключен 3D-сканер, другихприборов – это может понизить частоту съемки сканера.

• в целях экономии ресурсов компьютера желательно закрыть другие ресурсоемкиеприложения во время работы со сканером.

2.1.2 Выбор типа сканераИсходя из габаритов и конфигурации сканируемого объекта, определите, сканер какоймодели будет удобнее использовать в данной сессии (см. раздел 1.2). Запуститеприложение Artec Studio. В меню Файл выберите пункт Настройки... вкладкуАлгоритмы. Укажите тип сканера (S, M или L), соответствующий выбранной модели(рис. 2.1), и нажмите на кнопкуOK. В процессе работы с приложением может возникнутьнеобходимость ручного изменения настроек алгоритмов. Для возврата к базовымустановкам нажмите на кнопку Восстановить исходные.

Важно! При завершении работы с приложением все текущие изменения внастройках сохраняются.

2.1.3 Настройка сканераНажмите на кнопкуСъемка боковой панели. В открывшейся панели (рис. 2.2) Выможете:

18

Рисунок 2.1: Выбор типа сканера

• задавать границы рабочей зоны в миллиметрах (плоскости отсечения);

• подстраивать сканер для работы со светлыми/темными объектами;

• изменять скорость съемки (количество поверхностей в секунду) – рекомендуемыезначения при плавном движении сканера лежат в диапазоне 7-15 поверхностей всекунду;

• для устройств с текстурной камерой регулировать яркость текстуры.

Флажок Снимать текстуру включает/выключает съемку текстуры. Даннаяфункциональность доступна только для тех устройств, на которых установленадополнительная текстурная камера. Если включена съемка текстуры, в режимепредварительного просмотра Вы можете задать один из трех вариантов отображенияполучаемого со сканера видеопотока:

• отображать трехмерную поверхность;

• отображать текстурированную трехмерную поверхность;

• отображать только изображение текстуры.

Установка флажка на позиции Сохранять копию скана на диск активирует режимсъемки с одновременной записью результатов сканирования на диск. Даннаяопция становится активной при работе с предварительно сохраненным проектом(см. раздел 4.2), она может быть полезна при съемке большого количества данных накомпьютере с недостаточным объемом оперативной памяти.

19

2.2 Работа со сканером

2.2.1 Принципы сканирования3D-сканер Artec производит съемку поверхности объекта с частотой до 15 кадров всекунду. Этого вполне достаточно, чтобы при плавном движении сканера происходило«перекрывание» соседних областей снимаемых поверхностей. Геометрическиеособенности перекрывающихся областей используются для автоматическогосовмещения снятых поверхностей. Совмещение поверхностей происходитнепосредственно в процессе съемки, и пользователь сразу же видит на экране ужесовмещенные в единой системе координат поверхности. Это дает возможностьоценить размер отсканированной области и понять, какие части объекта требуютдополнительного внимания (рис. 2.2).

Рисунок 2.2: Вид главного окна программы во время сканирования: серым показанынайденные ключевые поверхности, зеленым – последние отсканированные поверхности

Важно! Корректное совмещение поверхностей в единую модель возможно толькопри наличии у сканируемых поверхностей определенных геометрических особенностей(рис. 2.3). Если таковых не имеется, (например, когда сканируется однороднаяплоскость или идеальная сфера) алгоритм не определит (или определит неверно)перекрывающиеся области. В такой ситуации высока вероятность того, чтосовмещение поверхностей будет выполнено неправильно. Чтобы этого избежать,следует добавить в сцену дополнительные объекты таким образом, чтобы онинаходились в поле зрения 3D-сканера, и тогда алгоритм сможет использоватьгеометрические особенности, найденные на вспомогательных объектах, для совмещения

20

(рис. 2.4). Затем вспомогательные объекты можно будет удалить. Например,при сканировании плоскости достаточно разместить на ней несколько небольшихпредметов, которые затем несложно убрать из сцены средствами редактирования.

(a) богатая особенностями поверхность (b) бедная особенностями поверхность

Рисунок 2.3: Пример богатой и бедной геометрическими особенностями поверхностей.В первом случае сканирование будет проходить хорошо. Во втором – для качественногосканирования необходимо добавить в кадр дополнительные объекты

3D-сканер имеет ближнюю и дальнюю плоскости отсечения, соответствующиерабочему диапазону расстояний от устройства до сканируемого объекта. Еслисканировать объект, располагая сканер слишком близко к нему, то часть объекта,лежащая ближе передней границы рабочего диапазона, окажется неоцифрованной.При значительном же удалении сканера от объекта сканирования в сцену добавятсяпосторонние шумы, затрудняющие обработку 3D модели и негативно влияющие наконечный результат работы. Поэтому во время сканирования следует располагать сканерближе к объекту, не пересекая при этом ближней плоскости отсечения (рис. 2.5).

Для наглядной визуализации расстояния до сканируемого объекта в приложенииArtec Studio реализован инструмент под названием Дальномер, который представляетсобой набор прозрачных гистограмм, расположенных слева в окне 3D Вида(рис. 2.2, 2.5). Каждая гистограмма отображает распределение точек получаемыхповерхностей по расстоянию до сканера. Цвет гистограммы соответствует наборуповерхностей, для которого она получена: по умолчанию серый цвет используется длязарегистрированных ключевых кадров, светло-зеленый – для нескольких последнихкадров зарегистрированной последовательности, темно-зеленый – для успешнозарегистрированного последнего кадра, красный – означает сбой регистрации.

21

Рисунок 2.4: Пример использования дополнительных объектов (неровная ткань) длясканирования пластикового параллелепипеда

Рисунок 2.5: Поверхность, отсеченная ближней плоскостью отсечения

22

Важно! Изменить цвета отображаемых поверхностей можно в диалоге настроекна странице Интерфейс. См. раздел 7.4.4.

Нижняя граница шкалы Дальномера соответствует ближней плоскости отсечения,верхняя – дальней. Для получения наилучших результатов оператору следует следитьза тем, чтобы значения гистограммы не выходили за указанные границы, в то же времярасполагаясь ближе к нижней границе.

По умолчанию ключ лицензии Artec Studio содержит значения минимальной имаксимальной границ рабочего диапазона расстояний для устройства, в пределахкоторого можно располагать плоскости отсечения. Данные значения привязаны ктипу подключенного устройства и обеспечивают хорошее качество сканирования.Тем не менее, ближе и дальше указанных границ сканирование возможно, и еслиточность сканирования не является критичной, границы рабочего диапазона можнопереопределить. Для этого в диалоге настроек на странице Алгоритмы надо установитьфлажок Переопределить диапазон глубин, после чего ввести новые границы диапазонасканирования (рис. 2.6). Более подробно о настройках съемки см. раздел 7.3.2.

Важно! Переопределение рекомендованных значений рабочего диапазона расстоянийсканера может привести к потере точности.

Рисунок 2.6: Переопределение диапазона глубины сканирования

При сканировании следует учитывать также, что чрезмерно быстрое движениесканера может привести к тому, что пересекающиеся области соседних кадров окажутсяслишком малы и система автоматического совмещения не сможет совместить новый

23

кадр с предыдущим. В такой ситуации процесс сканирования прерывается, и системапереходит в режим ожидания поверхности, достаточно хорошо перекрывающейсяс уже отснятой последовательностью. При этом все новые поверхности, которыесистема не сможет корректно позиционировать относительно предыдущих кадров, будутвыброшены и не войдут во вновь создаваемый скан. Данные поверхности будутотображаться на экране красным цветом, сигнализируя оператору о том, что емунеобходимо вернуть 3D-сканер в предыдущее положение (рис. 2.7). Одновременносистема сигнализирует об ошибке повторяющимися звуковыми сигналами, которыепрекращаются в случае, если ошибка устранена (звуковое сопровождение может бытьвключено и выключено на странице Интерфейс диалога настроек, см. раздел 7.4.1).

Рисунок 2.7: Алгоритм совмещения не смог найти хорошего положения для новойповерхности. До тех пор, пока достаточно хорошее положение не будет найдено, всеповерхности будут выводиться красным цветом

После того, как система найдет правильное положение для новой поверхности,сканирование продолжится дальше. Для этого оператору требуется совместитьранее созданный скан (отображается зеленым) с вновь поступающими поверхностями(отображаются красным), перемещая сканер. Иногда это оказывается непростой задачейи тогда проще начать новый скан.

В некоторых случаях взаимное расположении поверхностей может быть определенонеправильно и произойдет их неверное совмещение. В такой ситуации сканированиенеобходимо начать заново, а некорректно совмещенные поверхности – удалить. Такжеможно попробовать исправить результат некорректного совмещения, разбив скан нанесколько. Методика устранения данной ошибки путем разбивания сканов описана далее(см. раздел 5.1.2).

24

2.2.2 Выбор и подготовка объектов для сканированияРабота 3D-сканеров Artec основана на принципе структурированной подсветки. Этооптический метод, который позволяет оцифровывать за один кадр достаточно большуюобласть поверхности снимаемого объекта. В качестве источника излучения в сканереиспользуется некогерентный источник.

В связи с тем, что метод получения 3D поверхностей оптический, существуютопределенные ограничения, распространяющиеся на классы объектов, которые могутбыть отсканированы. К объектам, которые нельзя или сложно отсканировать, относятся:

• объекты из прозрачных материалов (стекла, некоторых видов пластика и т.д.);

• очень темные объекты и объекты с черной поверхностью;

• блестящие и бликующие объекты;

• объекты с очень мелкой детализацией (волосы и т.п.).

Несмотря на то, что перечисленные выше категории объектов отсканировать нельзя,существуютметодики, позволяющие успешно работать и с такими объектами. Например,прозрачный или темный объект можно покрыть светлой краской, посыпать талькомлибо другими легкосмывающимися веществами. В крайнем случае, можно изготовитьгипсовый слепок и отсканировать его. Не бойтесь экспериментировать и Вы добьетесьпрекрасных результатов!

2.2.3 Сканирование объектовПосле того, как Вы подготовили объекты для сканирования и подключили сканерк компьютеру, откройте боковую панель Съемка. В открывшейся панели в секцииУстройство выберите серийный номер сканера, который Вы собираетесь использовать.

Важно! В случае, если к компьютеру подключен только один сканер, он будетвыбран автоматически, если подключено более одного сканера, то сканер, с которымВы планируете работать, необходимо будет выбрать из списка.

Если Вы планируете использовать результаты сканирования в дальнейшем,рекомендуется перед началом работы создать новый проект, используя кнопкуна панели Рабочей области, команду Новый проект в меню Файл или комбинациюклавиш Ctrl + N . Сохраненный проект позволит Вам выгружать и загружать сканыпо мере необоходимости, контролируя таким образом задействованные ресурсыоперативной памяти (подробнее см. главу 4).

Перед началом сканирования нажмите на кнопку Предпросмотр. Все загруженныев приложение сканы будут скрыты, и приложение перейдет в режим предварительногопросмотра. В этом режиме снимаемые поверхности отображаются голубым цветом, асовмещения не производится. Режим позволяет оценить, насколько хорошо 3D-сканер«видит» объект, и понять, какие области могут вызвать проблемы при сканировании. Длятого, чтобы запустить процесс сканирования, необходимо нажать на кнопку Запись, либо

25

кратковременно нажать кнопку на самом устройстве (некоторые модели сканеров такойкнопкой не оснащаются).

Важно! Если Вы хотите вести запись только при нажатой кнопке и прерыватьсессию сканирования при отпускании кнопки на устройстве, сбросьте флажок Режимтриггера для кнопки на устройстве в диалоге настроек на странице Алгоритмы(см. раздел 7.3.2). В этом случае запись продолжается с момента нажатия на кнопку идо ее отпускания.

Если по каким-либо причинам Вы не хотите, чтобы запись снимаемых поверхностейначиналась сразу же после нажатия на кнопку Запись (например, Вам надо успетьпозиционировать сканер), то следует выставить задержку в секундах в окне Задержкаперед началом записи на вкладке Настройки панели Съемка. Тогда после нажатияна кнопку Запись приложение задержит непосредственное начало записи на заданноеколичество секунд.

Важно! В случае, если начало записи инициировано нажатием кнопки на устройстве,запись начинается сразу же, без задержки.

Если включена съемка текстуры (установлен флажок Снимать текстуру), то вовремя сканирования будет периодически включаться вспышка 3D-сканера для съемкикадров с текстурой, которые в дальнейшем будут использованы для текстурированиярезультирующей 3D-модели.

После начала сканирования плавно перемещайте сканер вокруг объекта, следя закорректностью процесса совмещения в окне 3D Вида. После того, как Вы отсканируетедоступные области объекта, прервите процесс сканирования нажатием кнопкиПауза илиСтоп в окне программы или при помощи кнопки на сканере.

Большинство объектов невозможно или неудобно полноценно отсканировать за однусессию из-за их сложной формы или значительных габаритов. Поэтому, отсканировавобъект с удобной позиции, остановите сканирование нажатием кнопки Пауза и сменитепозицию. После чего приступайте к сканированию следующей области. Во время каждойсессии сканирования (с момента нажатия кнопки Запись до нажатия кнопки Пауза илиСтоп) создаются отдельные сканы, отображаемые в Рабочей области.

Во время съемки крупных объектов обычно меняет позицию сам оператор.Небольшие же объекты удобнее поворачивать, установив их на любой подходящейповерхности. Оптимальный вариант для сканирования многих объектов – вращающаясяподставка (не входит в комплект поставки сканера). После того, как будет отснятодостаточное количество данных (покрывающих всю модель целиком либо выбраннуюее часть), закончите съемку и отключите 3D-сканер.

Важно! Лампа-вспышка в Вашем 3D-сканере имеет ограниченное число цикловработы, поэтому всегда выключайте сканер, если не используете его. Не оставляйтесканер включенным на длительное время в режиме максимальной (15 кадров в секунду)частоты съемки. ПриложениеArtec Studio автоматически выключит Ваш сканер после5 минут непрерывной работы.

26

Рекомендации по сканированию

• При сканировании важно следить за тем, чтобы получающиеся сканы обязательноимели области взаимного перекрытия, по которым они будут совмещены позднее.

• Во время сканирования избегайте попадания в поле зрения сканера объектов,изменяющих свою форму в процессе съемки. Таких как, например, руки оператора.В условиях, когда сцена изменяет свою форму, системе гораздо сложнее (а поройсовсем невозможно) найти правильное положение новых кадров относительно ужесовмещенных. Если посторонние объекты все же попали в кадр, то их можно будетудалить позже на этапе обработки (смотрите раздел 5.1.3).

• При съемке следите за тем, чтобы 3D-сканер находился максимально близкок объекту, не пересекая при этом ближней границы рабочей области. Призначительном удалении сканера от объекта точность сканирования снижается.

• Для получения наилучшего результата старайтесь, чтобы в каждыймомент временисъемка проводилась под углом в 90 градусов к сканируемой поверхности. Особенноважно соблюдать данное правило при съемке темных объектов, сканированиекоторых «под углом» зачастую вообще невозможно.

• Если на финальной модели присутствует шум, то скорее всего это говорит о том,что «шумная» область была недостаточно хорошо отсканирована. В таком случаеразумно провести дополнительное сканирование проблемных областей.

• Рекомендуем в режиме предварительного просмотра продуматьпоследовательность предстоящего процесса сканирования, провестипредварительную репетицию. Это позволит Вам понять, как лучше расположитьобъект, сколько сессий сканирования потребуется для съемки всего объекта,определить начальные и заключительные виды каждой сессии и т.д.

2.2.4 Точное совмещениеВ процессе съемки для поверхностей запускается алгоритм грубой последовательнойрегистрации. Это сделано для того, чтобы оператор имел возможность видеть, какиеобласти объекта были отсканированы, а какие нет, и не тратить при этом большогоколичества ресурсов процессора. Однако, грубой регистрации недостаточно дляполучения хорошей модели.

Поэтому, после того, как все сканы получены, необходимо запустить алгоритм точнойрегистрации сканов. Алгоритм работает со всеми выбранными в окне Рабочей областисканами (подробнее о выборе сканов смотрите раздел 5.1.1). Для запуска необходимооткрыть панель Команды и нажать на кнопку Точная последовательная регистрация.Обычно алгоритм не требует никакой настройки, но тем не менее для настройкидоступны следующие значения:

• sample_rate: процент вершин поверхности, который будет использован длярегистрации;

27

• iterations: количество циклов, через которые алгоритм остановится, даже если невыполнит требований по точности;

• threshold: порог на расстояние между поверхностями, если расстояние будетбольше порога, алгоритм остановится с ошибкой.

28

Глава 3

Просмотр 3D-моделей

3.1 Навигация в 3DЗакончив сканирование объектов, Вы можете просмотреть полученные данные в окне 3Dвида.

3.1.1 Перемещение/поворот/масштабирование видаПоложением наблюдателя в окне 3D вида можно управлять, сдвигая, вращая,приближая и отодвигая точку наблюдения. Управление перемещением, поворотом имасштабированием 3D вида выполняется при помощи мыши.

Способы навигации:

• Перемещение – наведите курсор мыши на окно 3D вида. Зажав одновременноПКМ и ЛКМ , двигайте мышь, перемещая модель. Для этой же цели можноиспользовать среднюю кнопку мыши.

• Вращение – наведите курсормышина окно 3D вида. Зажав ЛКМ , двигайте мышь,чтобы вращать модель.

• Приближение и отдаление камеры – зажмите ПКМ и двигайте мышь. Движениевлево или вверх вызывает уменьшение модели, вправо или вниз – увеличение. Дляэтой же цели можно использовать колесико мыши.

3.1.2 Установка центра вращенияПри вращении сцена всегда поворачивается вокруг определенной точки – центравращения. В этой точке рисуются 3 маленькие оси координат. После запуска приложенияцентр вращения находится в начале координат. Для того, чтобы изменить положениецентра вращения, дважды щелкните ЛКМ по выбранной точке на 3D-модели: центрвращения переместится в нее. Установка центра вращения бывает полезна, если Выхотите рассмотреть со всех сторон отдельный объект сцены – в этом случае установитена него центр вращения и поворачивайте вид при помощи ЛКМ .

29

3.2 Выбор проекцииВ меню Вид Вам предлагается выбрать между перспективной и ортогональнойпроекциями для отображения модели в окне 3D вида. Перспективная проекция –это центральная проекция на плоскость прямыми лучами, сходящимися в точку –центр проекции. Она приводит к визуальному эффекту, подобному тому, которыйдает зрительная система человека. Ортогональная проекция создается, если центрпроекции бесконечно удалён от картинной плоскости, проекционные лучи при этомпадают перпендикулярно к плоскости наблюдения. Данный вид проекции сохраняетпараллельность прямых и более подходит для проведения измерений (более подробносм. раздел 6.3).

3.3 Отображение 3D-моделейПанель инструментов, расположенная в верхней части окна 3D вида, предлагает рядвозможностей для управления режимами отображения данных. Все команды управлениявидом и переключение режимов отображения продублированы в меню Вид (см. рис. 3.1).

Кнопка Исходная позиция (или одноименный пункт в меню Вид) предназначенадля установки точки наблюдения и направления взгляда в начальное положение, котороеони занимают после запуска приложения.

Команда Масштабировать вид (кнопка или аналогичный пункт в меню Вид)перемещает точку наблюдения таким образом, чтобы отображаемая сцена целикомпоместилась в окне 3D вида и ее размеры соответствовали размерам окна.

Включение или отключение отображения осей глобальной системы координатпроизводится выбором опции Сетка вкл/выкл в меню Вид или кнопкой на панелиокна 3D вида.

Рисунок 3.1: Пункты меню Вид

30

3.3.1 Фильтры отображенияВ меню Вид Вы можете выбрать один из четырех фильтров отображения поверхностейзагруженных сканов (рис. 3.2):

• Показать все – отображать все поверхности скана;

• Ключевые – отображать только ключевые поверхности;

• Текстурные – отображать только поверхности с текстурой;

• Ничего – блокировать отображение 3D данных в окне.

Любой фильтр можно отключить нажатием на кнопку с названием текущего фильтрав верхнем правом углу окна 3D вида (рис. 3.3).

Рисунок 3.2: Фильтры отображения

3.3.2 Режимы отрисовки и затененияВ меню Вид есть возможность выбрать один из следующих вариантов отрисовки 3D-поверхностей (см. рис. 3.4):

• Сплошная заливка – наиболее часто используемый способ отрисовки модели сосплошной заливкой граней всех поверхностей выбранным методом затенения;

31

Рисунок 3.3: Блокировка отображения в окне 3D вида

• Каркасная модель – отображение ребер полигональных поверхностей безприменения заливки;

• Точечная модель – отображение вершин полигональных поверхностей;

• Сетка поверх заливки – отрисовка модели со сплошной заливкой граней иотображением ребер другим цветом, может применяться для визуальной оценкикачества оптимизации полигональной модели (см. более подробно раздел 5.5.6).

Все режимы отрисовки можно активировать из панели инструментов окна 3D вида,нажав на кнопку для включения режима сплошной заливки, – для отображениякаркасной модели, – для отображения точечной модели и – для отображениясетки поверх заливки.

Примеры нескольких режимов отрисовки модели приведены на рис. 3.5.Помимо этого, Вы можете выбрать метод затенения для сплошной заливки

поверхности в меню Вид и при помощи кнопок панели инструментов окна 3D вида:

• Гладкое затенение, кнопка панели инструментов. При гладком затенениизначение цвета для каждой точки в пределах грани вычисляется интерполяциейцвета в вершинах.

• Плоское затенение, кнопка панели инструментов. При плоском затенении всеточки грани отрисовываются одинаковым цветом.

32

Рисунок 3.4: Возможные режимы отрисовки

(a) Точечная модель (b) Сетка поверх заливки

Рисунок 3.5: Пример режимов отрисовки

33

Рисунок 3.6: Способы назначения цветов поверхностям скана

3.3.3 Освещение, цвет и текстура

Параметр Освещение вкл/выкл в меню Вид или кнопка панели инструментовиспользуются для включения и выключения освещения в окне 3D вида. Данный параметрможет быть интересен, когда Вам необходимо выключить освещение, чтобы увидетьтолько силуэт модели или оценить качество текстуры.

Параметр Цвет в меню Вид дает возможность выбора способа назначения цветовповерхностям скана. Возможны следующие варианты:

• Текстура – включается отрисовка текстуры для тех поверхностей, где онаприсутствует; в противном случае, поверхность отрисовывается цветом скана;

• Цвет скана – все поверхности скана окрашиваются в один и тот же цвет,присвоенный скану;

• Цвет поверхности – каждая поверхность скана окрашивается в отдельный цвет;

• Качество – цвет всех поверхностей скана выбирается в зависимости от качестварегистрации скана; красный цвет сигнализирует об ошибке регистрации.

Перечисленные варианты назначения цветов поверхностям скана могут бытьвыбраны нажатием соответствующих кнопок на панели инструментов: , , ,

(рис. 3.6). Примеры выбора различных вариантов цветового отображения приведенына рис. 3.7.

3.3.4 Двустороннее отображениеВнутренняя сторона поверхности может быть отображена тремя различными способами:

• Двустороннее отображение – внутренняя сторона поверхности окрашивается вцвет модели;

• Одностороннее отображение – внутренняя сторона поверхности не отображается;

34

(a) Режим Цвет поверхности (b) Режим Качество

Рисунок 3.7: Различные режимы цветового отображения поверхностей сканов

• Черная обратная сторона – внутренняя сторона поверхности окрашивается вчерный цвет.

Эти режимы выбираются в меню Вид или нажатием в окне 3D вида кнопок ,и соответственно (см. рис. 3.8). По умолчанию включен режим Черная обратнаясторона.

Рисунок 3.8: Опции двустороннего отображения

Примеры различных режимов двустороннего отображения приведены на рис. 3.9.

3.3.5 Отображение нормалей и границОтображение нормалей вкл/выкл в меню Вид включает или выключает отрисовкунормалей для каждой вершины модели. По умолчанию нормали направлены отповерхности модели в направлении 3D-сканера. Изменить направление нормалей можнокомандой Инвертировать нормали. Более подробно алгоритмы обработки данныхописаны в Главе 5. Переключение отображения нормалей также может быть выполненонажатием клавиши N при активном окне 3D вида.

Для работы с краями модели может быть удобной функция Отображение границвкл/выкл в меню Вид, включающая и выключающая подсветку граничных ребер модели.Подсветка границ модели может быть включена и выключена нажатием клавиши B приактивном окне 3D вида.

35

(a) Двустороннее отображение (b) Одностороннее отображение

Рисунок 3.9: Примеры режимов отображения обратной стороны модели

3.3.6 Отображение нетекстурированных полигоновНа текстурированных моделях могут встречаться участки, на которые текстуране наложена. Переключатель Отрисовывать полигоны без текстуры позволяетвключать/выключать отображение таких участков.

3.3.7 Стерео режимСтерео-режим (команда Стерео режим вкл/выкл в меню Вид) предназначен для работысо стереодисплеями и оборудованием с возможностью отображения стереоскопического3D. Для активации режима необходимо, чтобы видеокарта поддерживала стерео-режимOpenGL Stereo. Такими возможностями обладают, например, профессиональныевидеокарты NVIDIA Quadro. Если стерео-режим недоступен, данный пункт менюблокируется.

Более полно о совместимом оборудовании можно прочитать на сайте компанииNVIDIA.

36

Глава 4

Работа с проектами

Начиная с версии 0.7, в приложении Artec Studio было введено понятие проекта. Проектпредставляет собой совокупность 3D данных и истории их изменения, которая можетбыть сохранена на диск и в дальнейшем восстановлена. Помимо этого проект содержитрезультаты измерений, проведенных пользователем (см. раздел 6.3).

Физически проект представляет собой директорию на диске, в которой хранятся вседанные проекта, а также файл проекта, описывающий его структуру.

4.1 Создание проектаРекомендуется создать проект и присвоить ему имя до начала сканирования(см. раздел 2.2.3). Новый проект может быть создан с помощью пункта меню Файл -Новый проект, нажатием кнопки в верхней части Рабочей области или комбинациейклавиш Ctrl + N . Далее в диалоговом окне создания проекта (рис. 4.1) Вам необходимоввести имя проекта и указать путь на диске, куда он будет сохранен. При работе спроектом имя активного проекта указывается в заголовке окна Рабочей области.

Рисунок 4.1: Окно создания проекта

Создание проекта не является обязательным, если Вы не планируете обрабатыватьили использовать отснятый материал в дальнейшем.

37

4.2 Сохранение проектаДля сохранения проекта можно воспользоваться пунктом меню Файл - Сохранитьпроект, нажатием кнопки в верхней части Рабочей области или комбинациейклавиш Ctrl + S . При этом, если проект ранее не был сохранен, будет отображено окносоздания проекта (см. раздел 4.1).

В приложении Artec Studio реализован принцип инкрементного сохранения, то естьпри последовательном сохранении проектных данных на диск будут записаны только теданные, которые были изменены или добавлены с момента предыдущего сохранения.

4.3 Открытие проектаДля открытия ранее созданного проекта можно воспользоваться пунктом меню Файл- Открыть проект, нажатием кнопки в верхней части Рабочей области иликомбинацией клавиш Ctrl + O , после чего указать файл проекта.

По умолчанию состояние загрузки сканов в пямять (загружен, выгружен, толькоключевые кадры (см. раздел 4.7)) восстанавливается таким, каким оно было в моментпоследнего сохранения проекта. Если Вам необходимо ускорить загрузку и открытьпроект со всеми сканами в выгруженном состоянии, следует воспользоваться пунктомвыпадающего меню Открыть проект (без загрузки сканов) кнопки .

Важно! При открытии проекта приложение осуществляет контроль объемасвободной оперативной памяти. Если размер очередного скана превышает этот объем,он переводится в выгруженное состояние.

4.4 Экспорт моделей и скановВ случае сохранения данных для их последующей обработки в Artec Studio разумнеевоспользоваться полным сохранением проекта в формате sproj. Если планируетсяработа с этими данными в других приложениях – можно сохранить сканы и отдельныеповерхности в других форматах.

Выделите сканы, которые Вы бы хотели экспортировать, и воспользуйтесьпунктом меню Файл - Экспортировать сканы... или Файл - Экспорт модели, либосоответствующими пунктами выпадающего меню кнопки в окне Рабочей области.

Для сохранения отдельной модели после выбора пункта меню Экспорт моделивведите путь к файлу и выберите желаемый формат. В настоящее время в Artec Studioподдерживаются следующие экспортные форматы файлов поверхностей: .ply, .obj, .wrl,.stl, .asc, .aop, .ptx.

При экспорте одного или нескольких сканов после выбора пункта менюЭкспортировать сканы... будет показано диалоговое окно, в котором необходимоввести путь для экспорта и формат, в котором сканы будут сохранены (см. рис. 4.2),после чего нажать кнопку OK.

38

Рисунок 4.2: Окно экспорта сканов

Экспорт скана возможен как в виде одного файла, в этом случае следует выбратьформат .scan, так и в виде директории, в которой каждый кадр скана будет сохранен вотдельном файле. При сохранении в виде директории доступны следующие форматыфайлов поверхностей: .ply, .stl, .obj, .wrl. Информация о взаимном расположенииповерхностей также будет сохранена в виде набора текстовых файлов .xf. По умолчанию,поверхности сохраняются в координатах камеры и их расположение при открытии вдругих приложениях может отличаться от того, что Вы видете в окне 3D вида. Дляфиксации расположения следует установить галочку Применить трансформации.

Важно! Экспорт моделей и сканов осуществляется в фоновом режиме, приложениене блокируется, можно продолжать работу с остальными сканами. При этом внижней части главного окна программы будет отображаться степень завершенностиоперации экспорта. Для прерывания операции следует нажать кнопку Отмена в правомнижнем углу.

Важно! Проекты, сохраненные в формате .sproj не могут быть открыты вприложении Artec Studio версии более ранней, чем 0.7. В свою очередь, сканы формата.scan из ранних версий Artec Studio могут быть импортированы в последующих версиях.

4.4.1 Экспорт в приложение LeiosЕсли на компьютере пользователя установлено приложение Leios, то из меню Файлдоступен экспорт моделей непосредственно в это приложение (см. рис. 4.3). Для этогов окне Рабочей области следует выделить один или несколько однокадровых сканов ивыбрать пункт менюФайл - Экспортировать в Leios, после чего в окне приложения Leiosуказать, что единицами измерения являются миллиметры.

4.5 Импорт моделей и скановПомимо съемки и открытия проекта данные в приложение Artec Studio могут бытьзагружены при помощи операции импорта. Импортированы могут быть как файлысканов, созданные в предыдущих версиях приложения, так и отдельные поверхности

39

Рисунок 4.3: Экспорт в приложение Leios

в форматах: .ply, .stl, .wrl, .obj, .ptx. Для этого воспользуйтесь пунктом меню Файл -Импорт..., комбинацией клавиш Ctrl + I либо пунктом выпадающего меню кнопкипосле чего выберите набор файлов, которые Вы бы хотели импортировать. Вы такжеможете перетащить набор файлов в главное окно Artec Studio или просто щелкнуть поним мышкой.

Важно! Импорт осуществляется в фоновом режиме, приложение не блокируется,можно продолжать работу с ранее загруженными сканами. При этом в нижней частиглавного окна программы будет отображаться степень завершенности операцииимпорта. Для прерывания операции следует нажать кнопку Отмена в правом нижнемуглу.

Файлы поверхностей будут импортированы в виде отдельных однокадровых сканов.После импортирования каждого скана приложение осуществляет вычисление ключевыхкадров для сканов, содержащих более одной поверхности (см. раздел 1.5), а также,если это поведение не отключено в настройках (см. раздел 7.1.5), осуществляетпроверку поверхностей на наличие дефектов. Если такие поверхности найдены, в концеоперации импорта пользователю показывается диалоговое окно со списком проблемныхповерхностей и дается возможность выбрать те из них, которые следует исправить(см. рис. 4.5).

4.6 История изменений проектаВсе изменения данных в приложении Artec Studio протоколируются и могут бытьотменены в дальнейшем. Для этого в окне Рабочей области предназначены кнопки –отмена операции, и – повторение ранее отмененной операции. Для удобства можнотакже воспользоваться комбинациями горячих клавиш Ctrl + Z и Ctrl + Y . В случае,если требуется отменить или заново воспроизвести сразу несколько операций, следуетвоспользоваться выпадающим меню кнопок и .

При сохранении проекта помимо собственно трехмерных данных сохраняется такжеи история изменений. Максимальная длина истории может быть задана в окненастроек на вкладке Производительность (см. раздел 7.2.3). Там же доступны кнопкиОчистка памяти, которая выгружает историю изменений на диск, освобождая при этом

40

Рисунок 4.4: Модель, экспортированная в приложение Leios

41

Рисунок 4.5: Окно выбора поверхностей для исправления дефектов

оперативную память, и кнопка Очистить историю команд, которая стирает историюизменений, делая невозможной отмену последних выполненных действий. Для очисткиистории можно также воспользоваться пунктом меню Правка - Очистить историюглавного окна программы.

4.7 Выборочная загрузка данных проектаВ процессе работы с большим массивом данных часто возникает необходимостьосвободить дополнительный объем оперативной памяти без удаления части данных изпроекта. С этой целью в приложении Artec Studio реализован механизм выборочнойзагрузки сканов. Ненужные в данный момент сканы могут быть выгружены на диск,а занимаемая ими память освобождена. Если в процессе работы с проектом какие-тоиз выгруженных сканов понадобятся для работы алгоритмов, они будут автоматическизагружены. Поверхности, которые в данный момент не загружены в память, неотображаются в окне 3D вида.

Важно! Для изменения состояния загрузки сканов необходимо, чтобы проект былсохранен, т.е. имел образ на диске.

Для изменения состояния загрузки сканов их следует выбрать в окнеРабочей области,после чего щелкнуть ПКМ и во всплывающем окне (рис. 4.6) задать один из вариантовзагрузки сканов:

• Выгрузить сканы – полностью выгрузить сканы из памяти.

• Загрузить только ключевые кадры – оставить в памяти только ключевые кадры.

• Загрузить сканы – полностью загрузить сканы в память.

Важно! Помимо собственно трехмерных данных, большой объем оперативной

42

Рисунок 4.6: Выборочная выгрузка сканов

памяти может занимать история изменений проекта. Как управлять размеромистории, выгрузить ее на диск или очистить – смотрите раздел 4.6.

4.8 Автосохранение проектаСохранение проекта может быть инициировано как самим пользователем, так ипрограммой. В последнем случае этот процесс называется автосохранением.Автосохранение не осуществляется, если проект временный, т.е. не был ни разусохранен. Оно инициируется в следующих случаях:

• Перед стартом алгоритма текстурирования (см. раздел 6.2).

• Перед стартом алгоритмов из панели Команды, если это указано в настройках(см. раздел 7.1.2).

• По окончании процесса съемки, если выставлен флажок Сохранять копию скана надиск (см. раздел 2.2.3).

43

• Когда пользователь требует выгрузить из памяти сканы, имеющие несохраненныеизменения (см. раздел 4.7).

44

Глава 5

Обработка данных

Завершив сканирование объекта со всех нужных ракурсов и получив достаточноеколичество данных, можно приступать к созданию 3D-модели. В этой главе мы подробнорассмотрим этот процесс. В качестве тестового объекта в большинстве примеров будетиспользована гипсовая модель головы Дорифора (рис. 5.1).

Рисунок 5.1: Сканируемый объект: голова Дорифора

Процесс создания законченной модели включает в себя следующие этапы:

• Ревизия и редактирование данных (раздел 5.1);

• Полуавтоматическое совмещение сканов (раздел 5.2);

• Глобальная регистрация данных (раздел 5.3);

• Склейка данных в единую 3D-модель (раздел 5.4);

• Финальное редактирование 3D-модели (раздел 5.5).

45

5.1 Ревизия и редактирование сканов

5.1.1 Выделение данныхДанные каждой сессии сканирования сохраняются в отдельный скан. Список всехсканов, содержащихся в проекте, отображается в Рабочей области программы (рис. 5.2).

Рисунок 5.2: Окно ”Рабочая область” содержит список сканов

• Выделение — сканы, отмеченные символом в этой колонке, отображаются вокне 3D Вида и обрабатываются при запуске любых алгоритмов и инструментовприложения Artec Studio.

• Цвет — в этой колонке каждому скану соответствует цветной квадрат цветаэтого скана. Заполнение квадрата зависит от количества поверхностей скана,загруженных в приложение. Квадрат полностью заполнен, если загружены всеповерхности, заполнен наполовину, если загружены только ключевые кадры, ипуст, если все данные скана выгружены (см. раздел 4.7). Цвет скана можно менять,нажав на соответствующий ему квадрат, и выбрав желаемый цвет из предложеннойпалитры.

• №— число-идентификатор скана.

• Имя—при создании скана в процессе съёмки для него автоматически генерируетсяимя вида Scan1, Scan2 и т.п. Чтобы переименовать скан, выберите его, нажав на егоимени ЛКМ . Затем либо нажмите клавишу F2 , либо вызовите контекстное менюскана нажатием ПКМ на его имени и выберите в нём пункт Переименовать.... Вобоих случаях будет вызвано окно переименования скана, в котором Вы сможетезадать его новое имя.

• В памяти — количество поверхностей скана, загруженных в память(см. раздел 4.7).

46

• Всего — общее количество поверхностей, а также размер, занимаемый сканом впамяти.

• Качество—качество регистрации скана, равное максимальному значению ошибкирегистрации для поверхностей скана.

Выделение сканов

В программе предусмотрены два типа выделения сканов:

1. Нажатием на имени скана с помощью ЛКМ . Этот тип выделения используетсядля команд, вызываемых из контекстного меню скана.

- Нажатие на кнопку на панели Рабочая область выберет все сканы илиснимет выделение со всех выбранных сканов.

- Нажатие Ctrl + А выберет все доступные сканы.

2. Нажатием на пустом поле в самой левой колонке Рабочей области. Рядом сосканами, выделенными таким образом, ставится значок . Это выделениеиспользуется для отображения данных в окне 3D Вида и для работы алгоритмов.

- Нажатие Ctrl + Alt + ЛКМ на имени скана выберет только его, сняввыделение с остальных.

- Нажатие Shift + Alt + ЛКМ на имени скана инвертирует сосояние выделения

Важно! Для того чтобы отобразить скан в окне 3D вида или обработать сканалгоритмом необходимо использовать второй способ выделения (с помощью )

Выделение поверхностей

При двойном нажатии ЛКМ на имени скана вместо списка сканов в панелиРабочая область отобразится панель Поверхности, содержащая список поверхностейвыбранного скана (рис. 5.3). В случае, если открытый скан состоит из одной поверхности,вместо списка отобразится панель, отображающая данные об этой поверхности (рис. 5.4).

В этом режиме в окне 3D Вида отображаются только поверхности, выделенные вэтом списке. При активации опции Показать другие выделенные поверхности в окне 3DВида будут также отображены выделенные поверхности из других сканов. Существуютследующие способы выделения поверхностей:

• Нажатие ЛКМ на имени поверхности выделит её, сняв выделение с остальных.

• Нажатия ЛКМ с зажатой клавишей Ctrl позволяют выделить несколькоуказанных поверхностей одновременно.

• Нажатия ЛКМ с зажатой клавишей Shift выделяют последовательную группуповерхностей в указанном интервале.

47

Рисунок 5.3: Выделение поверхностей скана

• Нажатие на иконку на панели Поверхности выделит все поверхности илиотменит все выделения.

• Используя эту же кнопку также можно быстро выделить всеключевые/текстурированные поверхности.

• Нажатие Ctrl + А выделит все поверхности скана.

Нажав кнопку или клавишу Ctrl + P , Вы можете запустить поочереднуюдемонстрацию поверхностей, остановить которую можно нажатием кнопки илиповторным нажатием Ctrl + P .

5.1.2 Ревизия скановПриступая к работе по построению 3D модели, в первую очередь, необходимо провестипредварительную обработку сканов: удалить ненужные поверхности, разделить наотдельные сканы некорректно совмещенные данные, вырезать из сцены посторонниеобъекты.

Важно! Перед тем как проводить ревизию скана, небходимо запустить алгоритмточной последовательной регистрации поверхностей. Данные, полученные послесканирования, обычно совмещены недостаточно точно для оценки их качества. Дляподробного описания процесса регистрации смотрите раздел 5.2.

48

Рисунок 5.4: Отображение скана из одной поверхности

Возможно появление проблем следующего характера:

• сдвиг поверхностей друг относительно друга (см. рис. 5.5a) - это может происходитьлибо по причине отсутствия на поверхности геометрических особенностей (илиих малый размер / недостаточное количество), либо по причине малого количестваполигонов в снятом кадре.

• некорректно совмещенные части (см. рис. 5.5b) - происходит, если алгоритмсовмещения в режиме реального времени некорректно определил положение новойповерхности, относительно старых.

• попадание в поле зрения нежелательных объектов (см. рис. 5.5c).

Для выявления мест возникновения ошибок очень помогает визуальная инспекцияповерхностей скана. Для этого выделите скан и просмотрите все входящие в негоповерхности, зажимая клавиши стрелка вверх и стрелка вниз на клавиатуре).Выбивающиеся из общей массы поверхности и сдвиги легко обнаружить при такомметоде просмотра.

Удаление лишних поверхностей

Некорректно совмещённые поверхности и поверхности, содержащие малое количествополигонов, необходимо удалить из скана. Для этого нужно выделить их в спискеповерхностей и нажать клавишу Del .

49

(a) плохая геометрия (b) неверное совмещение присканировании

(c) руки, попавшие в кадр

Рисунок 5.5: Некоторые ошибки, возникающие при сканировании

Важно! Система не спрашивает подтверждения данной операции - удалениепроисходит мгновенно. Удалённые данные можно восстановить, воспользовавшиськнопкой Отменить.

Разбиение скана

В процессе точной регистрации поверхности внутри некоторых сканов могут бытьсовмещены некорректно. Иногда проблемный скан можно разделить на несколькочастей, каждая из которых будет зарегистрирована достаточно хорошо. В этом случаенеобходимо разбить его на несколько сканов. Для того, чтобы переместить частьповерхностей в новый скан, необходимо сделать следующее:

• выделить переносимые поверхности в окне Поверхности.

• щелкнуть в окне Поверхности ПКМ и выбрать пункт Перенести в новый скан(рис. 5.6).

Другой способ справиться с ошибками регистрации заключается в следующем:Вы можете сбросить текущие значения трансформаций поверхностей, и повторитьрегистрацию заново, возможно, изменив какие-то настройки. Для этого, в окне Рабочаяобласть выделите нужный скан, щелкните по нему ПКМ и выберите из выпавшегоменю пункт Сброс положения. Это приведет к сбросу рассчитанных положенийвсех поверхностей, содержащихся в скане. Программа выведет диалоговое окно,где попросит Вас подтвердить данную операцию. После этого для просчета новыхположений необходимо запустить алгоритмы Грубая последовательная регистрация иТочная последовательная регистрация (смотрите также раздел 2.2.4).

5.1.3 Редактирование данныхДля редактирования выбранных сканов откройте вкладку Редактор на Боковойпанели. На панели иконок в окне 3D Вида к уже имеющимся добавятся

50

Рисунок 5.6: Перенесение части поверхностей из скана в новый скан

иконки редактирования , и , соответствующие инструментамПереместить/вращать/масштабировать, Сглаживающая кисть и Ластик.

1. Переместить, вращать, масштабироватьДанный инструмент предназначен для перемещения, вращения и масштабированиявсех обьектов в окне 3D Вида. Активация вызовет появление в панелиРедактор диалога, содержащего три вкладки, соответствующие режимамизменения положения модели в глобальной системе координат. Выбранныйрежим будет отображаться в нижней части окна 3D Вида.

• Для того, чтобы войти в режим перемещения, откройте вкладку Переносили нажмите клавишу T . В панели Редактор появится три поля ввода, вкоторых будут отображены координаты текущего центра локальной системыкоординат. Вы можете поменять центр локальной системы координат, дваждынажав на точку на модели в окне 3D Вида. Чтобы переместить модель, введитеновые координаты в поля ввода в панели Редактор или переместите модель вокне 3D Вида, потянув за одну из координатных осей. Кроме того, в режимепереноса поддерживается ввод значений с клавиатуры. Для того, чтобывоспользоваться этим способом, нажмите клавишу, соответствующую оси( X , Y или Z ), вдоль которой Вы хотите переместить модель. После этогоВы можете ввести новое значение выбранной координаты (в миллиметрах) водном из двух режимов:

- относительное перемещение: введённое значение будут прибавлено ктекущему значению координаты;

- абсолютное перемещение: новое значение координаты будет равновведённому значению.Переключение между этими режимами осуществляется клавишей / .Нажмите Enter , чтобы применить Ваши изменения.

51

• Для того, чтобы войти в режим вращения, откройте вкладку Вращениеили нажмите клавишу R . В панели Редактор появится три поля ввода,соответствующие углам Эйлера (в градусах). Изначально значения всех угловравны нулю. Для того, чтобы повернуть модель, введите новые значенияуглов или поверните модель в окне 3D Вида, потянув мышью за одну из трёхокружностей, отображаемых вокруг центра локальной сисетмы координат.Кроме того, можно повернуть модель с помощью клавиатуры. Для этогонажмите на кнопку, соответствующую координатной оси, вокруг которойВы бы хотели повернуть модель, и введите значение поворота в градусах.Нажмите Enter , чтобы применить Ваши изменения. Обратите внимание, чтопри повороте вокруг осей X и Y изменяются значения всех трёх углов Эйлера.

• Для того, чтобы войти в режим масштабирования, откройте вкладкуМасштабирование или нажмите клавишу S . В панели Редактор появитсяполе ввода, в котором будет отображен масштаб модели относительноисходного, изначально равный 1. Для того, чтобы масштабировать модель,введите новое значение масштаба или масштабируйте модель в окне 3D Вида,потянув за любую из координатных осей. Кроме того, Выможете задать новыймасштаб с клавиатуры. Для этого нажмите из клавиш X , Y или Z и введитеновый масштаб в одном из двух режимов:

- относительное масштабирование: введённое значение будет умноженона текушее значение масштабирования;

- абсолютное масштабирование: новое значение масштабирования будетравно введённому значению.Переключение между этими режимами осуществляется клавишей / .Нажмите Enter , чтобы применить Ваши изменения.

После изменения положения модели любым из способов, описанных выше,необходимо нажать кнопку Принять в панели Редактор для того, чтобыподтвердить изменения, или кнопку Отменить для того, чтобы их отменить.Положение модели после нажатия кнопки Принять записывается в историюпроекта, так что исходное положение модели можно вернуть и после выхода изпанели Редактор с помощью кнопки Отменить в Рабочей области.

2. СглаживаниеИнструмент Сглаживающая кисть предусмотрен для исправления артефактов,полученных в результате ошибок, допущенных при сканировании или в процессеработы алгоритмов. Подробно этот инструмент рассмотрен в разделе раздел 5.5.5.

3. Удаление нежелательных элементовЧасто в поле зрения сканера попадают посторонние объекты: руки оператора,стены помещения, поверхность, на которой был установлен сканируемый объект,находящиеся рядом предметы и т.п. Попадая в сканы вместе с информативнымиданными, они затрудняют процесс обработки данных. Поэтому в приложении ArtecStudio предусмотрена возможность быстрого и эффективного удаления лишнихдеталей и объектов из сцены.

52

Важно! Посторонние объекты следует удалить как можно раньше, чтобы они немешали работе алгоритмов совмещения.

Выберите скан, который собираетесь редактировать и войдите в панельредактирования, нажав ЛКМ на вкладке Редактор на Боковой панели. На панелииконок в окне 3D Вида к уже имеющимся добавятся иконки редактирования.Для удаления данных можно воспользоваться одним из нескольких способов:

(a) Удерживая ЛКМ при зажатом Ctrl , выделите область, которую собираетесьудалить, растягивая мышью границы рамки. Отпустите ЛКМ и Ctrlи нажмите на иконку . Данная область будет удалена (рис. 5.7a).Подтвердите или отмените удаление, нажав ЛКМ на соответствующихкнопках (Принять/Отменить) панели Редактирования. Аналогичнымобразом очистите всю сцену от ненужных объектов.

(a) до удаления (b) после удаления

Рисунок 5.7: Пример удаления части данных ластиком

(b) Для того, чтобы выделить сразу несколько областей, необходимо вместес ЛКМ и клавишей Ctrl дополнительно удерживать клавишу Shift .Для снятия выделения с области используется сочетание ЛКМ и клавишCtrl + Alt .

(c) Можно производить удаление непосредственно самим ластиком. Для этогонажмите кнопку и, удерживая ЛКМ и Ctrl (вокруг курсора появитсякрасная рамка или сфера, в зависимости от того, что вы предпочтетев меню выбора на панели Редактирования), движением мыши сотритенамеченный объект. Изменять размеры ластика можно при помощи колесикамыши или сочетанием кнопок Ctrl + [ и Ctrl + ] .Закончив редактирование,подтвердите или отмените удаление, используя кнопки Принять/Отменить.Программа напомнит Вам о необходимости подтверждения внесенныхизменений, если Вы попробуете выйти из вкладки, не сделав этого.

53

В большинстве случаев удобнее комбинировать эти способы редактирования- крупные области удалять, выделяя их прямоугольной рамкой, а оставшиесянебольшие фрагменты убирать ластиком.

5.2 Совмещение скановСразу после съёмки Artec Studio не обладает информацией об относительном положениисканов. Для того, чтобы объединить все снятые данные в единую модель, их необходимопривести в одну систему координат, т.е. решить задачу регистрации. Первым этапомрешения этой задачи в Artec Studio является полуавтоматическое начальное совмещениесканов с помощью инструмента Сборка.

Выберите все сканы, с которыми собираетесь работать. Нажмите кнопку Сборкабоковой панели. Названия выбранных сканов отобразятся на открывшейся панели втой же последовательности, в которой они находились в Рабочей области. В процессеработы инструмента Сборка выбранные сканы разбиты на два множества – множествосовмещённых (зарегистрированных) сканов и множество несовмещённых сканов. Сразупосле запуска инструмента первое множество состоит из единственного скана (первого всписке). Совмещенные сканы отображаются в окне 3D Вида синим цветом, а их названиявыделяются жирным шрифтом. Взаимное положение совмещённых сканов более неменяется, они рассматриваются как единое целое. Задача оператора состоит в том, чтобы”притянуть” все сканы к совмещённым и таким образом ”собрать модель”. Если часть иззагруженных сканов была совмещена заранее, переместите их в совмещённое множество.Для этого нужно выделить их в списке панели Сборка при помощи ЛКМ , затем нажатьПКМ на имени любого из этих сканов и выбрать пункт Пометить как совмещенный изпоявившегося контекстного меню.

Для выбора скана, который будет притягиваться к совмещённому множеству,выделите его с помощью ЛКМ в списке на панели Сборка. Его модель отобразитсязеленым цветом в окне 3D Вида. Далее, совместите его с зарегистрированнымисканами одним из описанных ниже способов или объявите совмещённым командойконтекстного меню. Процесс совмещения упрощается, если на каждом шаге выбиратьиз несовмещённого множества скан, имеющий наибольшую область перекрытия с ужесовмещёнными сканами. Также, для совмещения можно выбирать несколько сканов,тогда они будут рассматриваться как единое целое, и их взаимное положение не будетменяться в процессе совмещения. Если какой-то скан был объявлен совмещённымпо ошибке, Вы можете удалить его из совмещённого множества, выбрав пункт Снятьотметку о совмещении из контекстного меню скана.

Клавиши 1 , 2 и 3 переключают отображаемые в окне 3D Вида модели:

1 – показывает только синие модели (множество совмещённых сканов);

2 – показывает только зеленые модели (сканы, совмещаемые в данный момент);

3 – показывает оба множества моделей.

Навигация в режиме совмещения сканов не отличается от обычной навигации в окне3D вида:

54

• Поворот – нажатая ЛКМ + движение мыши;

• Масштабирование – колесико мыши либо нажатая ПКМ + движение мыши;

• Перемещение – движение мыши при одновременно нажатых ЛКМ и ПКМ илинажатой средней кнопке мыши.

Совмещение сканов можно производить двумя способами – перетаскиванием мышьюили с помощью маркеров. Обычно наиболее эффективно использовать комбинацию этихдвух методов: сначала совмещаемая поверхность приводится в положение близкое кбазовой, после чего на обеих моделях расставляется от одной до трех точек и запускаетсяалгоритм совмещения. Тем не менее, каждый из способов самодостаточен и может бытьиспользован для полного совмещения моделей.

5.2.1 Совмещение перетаскиваниемДля перемещения поверхности при совмещении перетаскиванием используетсяуправление мышью, аналогичное тому, которое используется для навигации в окне3D Вида. Для того, чтобы управлять движением совмещаемой (зеленой) модели принеподвижной зарегистрированной (синей), необходимо нажать и удерживать клавишуShift . Манипулируя мышью, приближенно притяните зеленую модель к синей вокне 3D Вида. Далее, используя кнопку , либо клавишу Enter, выполните точнуюрегистрацию сканов (рис. 5.8). Подтвердите или отмените совмещение кнопкамиПринять и Отмена. После нажатия кнопки Принять совмещаемые сканы будутавтоматически добавлены в зарегистрированное множество.

(a) перетаскивание (b) результат совмещения

Рисунок 5.8: Совмещение моделей перетаскиванием

В сложных случаях можно не совмещать модели до конца, а только расположить ихрядом и далее зарегистрировать их по точкам, как описано в следующем разделе.

5.2.2 Совмещение по точкамДля совмещения моделей по точкам нужно отметить несколько пар соответствующихточек на уже совмещенных сканах и сканах, совмещаемых в данный момент. Следует

55

стремиться к тому, чтобы точки пары соответствовали одной и той же точке поверхностиреального объекта. Удерживая клавишу Ctrl , дважды нажмите ЛКМ на поверхностиодной из моделей. Указанная точка будет отмечена маркером. Названия маркеровимеют вид: pt[N], где N – номер пары, в которую входит данная точка, начинаяс нуля. Таким же образом поставьте маркер на второй модели, стараясь отметитьту же точку поверхности реального объекта, что и на первой. Для подтвержденияправильности выбора пары и перехода к следующей паре точек нажмите клавишу Space .До подтверждения Вы можете изменить положение любой точки пары, указав новоеположение на соответствующей модели.

Количество пар точек не ограничено, но обычно достаточно использовать от одной дотрёх пар точек. Большая точность соответствия для пар не является обязательной, так какони используются лишь для предварительного приближения перед точной регистрацией.После того, как пара маркеров была выставлена, их положение можно изменить, выбравнужную пару нажатием ЛКМ на одной из точек пары и указав новое положение точкидвойным нажатием ЛКМ на соответствующей поверхности. Переключение междупарами точек осуществляется клавишами Space и Backspace . Удалить выбраннуюпару точек можно нажатием клавиши Del .

Выбрав достаточное количество пар, нажмите кнопку Зарегистрировать поточкам. Оба скана будут совмещены так, чтобы минимизировать расстояние междупарами маркеров. Для более точного совмещения сканов с использованием ихгеометрических особенностей необходимо нажать кнопку (рис. 5.9). Обе этикоманды можно выполнить более быстрым способом, если после расстановки маркеровнажать клавишу Enter . В этом случае программа сначала выполнит совмещение поточкам (в случае, если какие-то пары были отмечены), а затем точную регистрацию. Еслирезультат совмещения Вас устраивает, нажмите на кнопкуПринять. Если нет – выберитекнопку Отмена и расставьте пары маркеров заново.

(a) расстановка маркеров (b) результат совмещения

Рисунок 5.9: Расстановка пар маркеров и совмещение моделей

Таким образом, добавляя сканы по очереди в зарегистрированное множество скановдобейтесь того, чтобы все сканы были в положении, близком к реальному. Для отменыили повторения совершённых действий можно воспользоваться командами: (отмена

56

последней операции) и (возврат последней операции).

5.2.3 Позиционирование моделиДля того, чтобы задать положение модели в глобальной системе координат, вприложении предусмотрен инструмент позиционирования. Для запуска инструментапозиционирования нажмите кнопку Позиционирование на панели Сборка.

После активации инструмента позиционирования необходимо указать на модели 3точки, которые задают плоскость XOY. Точки можно расставить двойным нажатиемЛКМ , удерживая клавишу Ctrl . Выбрав 3 точки, нажмите кнопку Далее. Сцена будетперемещена таким образом, чтобы выбранные точки лежали в плоскостиXOY (рис. 5.10).Удерживая клавишу Shift и манипулируя мышью, позиционируйте модель в глобальнойсистеме координат:

• при нажатии Shift + ЛКМ модель вращается вокруг оси Z;

• при нажатии Shift + ПКМ модель перемещается по плоскости в фиксированномнаправлении;

• при нажатии Shift + ЛКМ + ПКМ модель свободно перемещается в плоскостиXOY.

Рисунок 5.10: Ориентирование модели в мировой системе координат

57

Если после позиционирования ось Z направлена не в ту сторону (рис. 5.10)—нажмитена кнопку Инвертировать для смены направления оси.

Подтвердите результат операции, нажав кнопку Принять изменения.

Рисунок 5.11: Результат совмещения сканов и позиционирования модели

5.3 Глобальная регистрацияПосле того, как все сканы совмещены, необходимо перейти к следующему этапу– глобальной регистрации. Алгоритм глобальной регистрации переводит всеоднокадровые поверхности в единую систему координат, используя для этогоинформацию о взаимном положении каждой пары поверхностей. Для этого онвыделяет из каждой поверхности набор геометрически особых точек и ищет попарноесоответствие между этими точками на разных поверхностях. Для корректной работыалгоритма необходимо начальное приближение, которое обеспечивается в процессеработы инструмента Сборка.

Важно! Глобальная регистрация – ресурсоемкая операция, при большом количествевходных данных вычисления могут занимать значительное время и требовать большойобъём оперативной памяти.

Для запуска алгоритма в Рабочей области выберите все сканы. Откройте панельКоманды. В открывшемся окне найдите раздел Регистрация и нажмите кнопку

58

Глобальная регистрация.

5.3.1 Параметры глобальной регистрации• minimal_distance – минимальное расстояние в миллиметрах между соседнимиособыми точками на одной поверхности.

• feat_align_thr – максимальная допустимая ошибка поиска соответствий для особыхточек в миллиметрах. Рекомендуемое значение – сравнимое с шагом сеткитриангуляции на однокадровых поверхностях.

• local_align_thr – максимальное допустимое значение ошибки попарнойрегистрации, вычисляется аналогично ошибке последовательной регистрации.Рекомендуемое значение – чуть выше, чем максимальная ошибка попарнойпоследовательной регистрации.

• smooth_area_sampling – если эта опция выбрана, алгоритм будет использоватьдля сравнения также области однокадровых поверхностей, не содержащиеособенностей с геометрической точки зрения. Рекомендуется использовать тольков случае, когда снимаемый объект с большого количества ракурсов выглядит какплоскость, цилиндр или сфера.

• iterations – количество итераций алгоритма.

• threshold – радиус поиска соответствий для особых точек в миллиметрах.

5.3.2 Возможные ошибки глобальной регистрации• После окончания работы поверхности расположены в беспорядке (см. рис. 5.12a),или положение поверхностей не изменилось, а в журнале появляетсяпредупреждение ”Points set is empty!” – установлены слишком маленькиезначения одного из порогов feat_align_thr, local_align_thr или threshold. Обычноэто связано с тем, что в приложение загружен набор настроек не для того типасканеров, которым снимались данные. Поменяйте тип устройства в настройкахили увеличьте значение этих порогов самостоятельно.

• После окончания работы положение поверхностей не изменилось, в журналепоявляется предупреждение ”Bad allocation” – недостаточно памяти для работыалгоритма. Попробуйте очистить память, выгрузив из памяти ненужные данные(см. 4.7) или выгрузив из памяти историю изменений проекта (см. раздел 4.6). Длятого, чтобы эта ошибка не возникала, мы рекомендуем использовать 64-битнуюверсию Windows и устанавливать как можно больше памяти. В среднем, 1000поверхностей занимают 2 гигабайта оперативной памяти.

• Алгоритм отработал нормально, но между двумя или большим количествомсканов наблюдается разрыв (см. рис. 5.12b) – выберите в Рабочей области толькоэти сканы и запустите алгоритм глобальной регистрации для них. Если послеотработки алгоритма сканы приблизились друг к другу, но не сошлись, запустите

59

(a) Неверные настройки (b) Разрыв между сканами

Рисунок 5.12: Ошибки глобальной регистрации

алгоритм снова, увеличив количество итераций, и повторяйте это до полнойсходимости, после чего снова запустите глобальную регистрацию для всех данных.Если проблемных сканов несколько, и свести их вместе не удаётся, попробуйтесовместить два из них. Затем постепенно увеличивайте количество данных, покавсе сканы не окажутся совмещёнными.

5.4 Склейка моделиПосле успешного завершения глобальной регистрации все обработанные данные можносоединить в единую полигональную 3D-модель. Для запуска алгоритма склейки нужнооткрыть панель Команды и нажать на кнопку Склейка. В результате работы алгоритмаполучается полигональная 3D-модель, для которой в проекте создается новый скан. Поумолчанию сканы с моделями, создаваемыми алгоритмом склейки, имеют названия Fu-sion1, Fusion2 и т.д.

Если Вы забыли запустить глобальную регистрацию (см. раздел 5.3) перед склейкой3D-модели, программа напомнит Вам об этом всплывающим окном, в котором предложитпройти пропущенный этап (рис. 5.13).

Рисунок 5.13: Диалоговое окно запуска алгоритма Глобальная регистрация

Алгоритм имеет ряд настраиваемых параметров:

• resolution – размер шага сетки триангуляции в миллиметрах. Для различныхсканеров его значение рекомендуется устанавливать, согласно следующимправилам:

– для сканеров типа S рекомендуемое значение – 0.3, но не менее 0.1

60

– для сканеров типаM рекомендуемое значение – 1, но не менее 0.4– для сканеров типа L рекомендуемое значение – 1-2, но не менее 0.5

• radius – множитель, который определяет размер области пространства, данныеиз которой используются при определении положения каждой вершинырезультирующей модели.

• taper_off_layers в подсекции Weights – количество узлов возле края каждойоднокадровой поверхности, которые будут вносить меньший вклад врезультирующую модель.

5.4.1 Возможные ошибки алгоритма склейкиИногда на получившейся в результате склейки 3D-модели возникают различные дефекты,часть из которых можно исправить съемкой дополнительных сканов, другие – с помощьюинструментов обработки модели, описание которых дано в следующем разделе.

К ошибкам, которые можно исправить съемкой дополнительных сканов, относитсяшум небольшой амплитуды на поверхности (см. рис. 5.14a). Данный эффект обычноуказывает на то, что проблемная область попала на малое количество кадров. Количествокадров, необходимых для устранения подобного шума, зависит от отражающих свойствснимаемой поверхности. Исправить ошибку можно, сняв ещё один скан, покрывающийшумную область (см. рис. 5.14b).

Иногда наличие шума вызвано недостаточным количеством ракурсов, с которыхсканировался объект. Области, снятые под большим углом, получаются более шумными,чем снятые под прямым углом. В таком случае ошибка исправляются съёмкойдополнительного скана под нужным ракурсом.

Если условия съёмки или свойства объекта не позволяют снять достаточноеколичество данных, модель можно исправить, воспользовавшись инструментами Края(раздел 5.5.3) или Сглаживание (раздел 5.5.5). Если подобные проблемы возникаютчасто, следует уменьшить скорость движения сканера вокруг объекта при сканировании,либо увеличить частоту кадров при съёмке (см. раздел 2.1.3).

(a) Шум на поверхности из-за недостаточного количестваданных

(b) Улучшенная модель последобавления еще одного скана

Рисунок 5.14: Недостаточное количество данных

61

5.5 Обработка моделиПолучившаяся в результате склейки модель может содержать изъяны поверхности,связанные с ошибками, возникающими в процессе сканирования или регистрации. Дляисправления подобных ошибок в Artec Studio предусмотрен ряд инструментов:

• инструмент Дефекты позволяет исправить ошибки триангуляции модели.

• алгоритмФильтр мелких объектов предназначен для фильтрации мелких объектоввозле поверхности модели, вызванных шумом на краях объекта.

• инструмент Края, позволяющий в полуавтоматическом режиме заполнить дырки ивыровнять края модели.

• алгоритм Заполнение дырок, заполняющий дырки в модели автоматически.

• алгоритм Сглаживание, предназначенный для фильтрации шума небольшойамплитуды на всей модели.

• инструмент Сглаживающая кисть, позволяющий пользователю вручную сгладитьнаиболее шумные участки поверхности.

• алгоритм Оптимизация сетки, уменьшающий число полигонов в модели сминимальными потерями точности.

Каждый из этих алгоритмов обрабатывает все сканы, выделенные в Рабочей области,и в случае успешного завершения работы замещает результатами исходные данные.Если результат работы алгоритма неудовлетворителен, исходные данные можно вернуть,воспользовавшись кнопкой Отменить в Рабочей области.

5.5.1 Исправление ошибок триангуляцииМодель, получающаяся в результате работы некоторых алгоритмов, может содержатьошибки триангуляции. В их число входят:

• Изолированные вершины – точки, не являющиеся вершинами ни для какоготреугольника.

• Вершины с совпадающими координатами.

• Грани с невалидными вершинами – треугольники, указывающие нанесуществующие вершины.

• Вырожденные грани – грани, у которых как минимум две вершины совпадают.

• Грани с одинаковыми ссылками – грани, у которых набор вершин полностьюсовпадает.

• Рёбра, инцидентные для трёх и более граней – рёбра, являющиеся границей длятрёх или большего количества граней.

62

• Грани с неверной ориентацией – грани, направление нормали которыхпротивоположно направлению нормалей соседних граней.

Для того, чтобы исправить эти ошибки, выберите модель в Рабочей области и нажмитекнопкуДефекты на боковой панели. Если алгоритм не обнаружит ошибок триангуляции,то приложение сообщит пользователю, что поверхность не содержит дефектов. Впротивном случае, в открывшейся панели Дефекты появится список исправляемыхдефектов, приведённый выше. В колонке рядом с названиями дефектов будет указаноколичество дефектов соответствующего типа, обнаруженных в модели. Вы можетеотметить все типы дефектов, нажав кнопку Вкл. все. При этом на модели цветнымиточками будут отображены дефектные вершины и треугольники. Вы можете отключитьотображение дефектов какого-либо типа, погасив звездочку рядом с соответствующимназванием, или выключить отображение всех дефектов кнопкой Выкл. все. Для того,чтобы исправить дефекты, нажмите кнопку Исправить все. Нажмите кнопку , чтобыпринять изменения.

5.5.2 Фильтр мелких объектовИногда после склейки остаются небольшие фрагменты, не привязанные к модели. Ихможно эффективно удалять, используя алгоритм фильтрации по размеру объекта.

В Рабочей области выделите только редактируемую модель и откройте панельКоманды. Для того, чтобы запустить алгоритм фильтрации, нажмите кнопку Фильтрмелких объектов (см рис. 5.15). При нажатии на стрелке рядом с кнопкой открываетсяокно настроек алгоритма. В этом окне можно выбрать один из двух режимов работыалгоритма (параметр mode):

• threshold – пороговое значение фильтра, равное количеству полигонов,применяемое в случае режима работы filter by threshold.

• mode – при выборе из выпадающего меню варианта leave biggest objects из сценыбудут удалены все объекты кроме самого большого; при выборе варианта filter bythreshold – будут удалены объекты, размеры которыхменьше количества полигонов,указанного в параметре threshold.

5.5.3 Затягивание дырок и сглаживание границИногда поверхность сканируемого объекта, его форма или условия съёмки не позволяютдостаточно хорошо отсканировать все детали, так что на модели, полученной в результатесклейки, остаются дыры, соответствующие тем областям реального объекта, которые непопали в поле зрения сканера. Для таких случаев вArtec Studio предусмотрен инструмент,позволяющий интерполировать поверхность в подобных областях.

Для того, чтобы начать анализ и исправление модели, выделите её и нажмите накнопку Края боковой панели. Открывшаяся панель состоит из двух вкладок: Краяи Дырки, в каждой из которых представлен список замкнутых границ, обнаруженныхна поверхности, отсортированный по длине. Работа в обеих вкладках осуществляетсяидентичным образом. При выделении элемента списка соответствующая граница

63

(a) до удаления (b) результат удаления

Рисунок 5.15: Удаление мелких объектов

подсвечивается в окне 3D Вида. Если в панели выбрана опция Поворачивать камеру кместу выделения, то модель автоматически развернётся таким образом, чтобы выбраннаяграница была видна в окне 3DВида. По умолчанию, при переключении между границамикамера плавно перемещается от одной границы к другой. В случае, если рассматриваемаямодель имеет слишком большой размер, данное перемещение может занимать многовремени. Для быстрого переключения необходимо выключить опцию Анимация.

Пользователь должен выбрать те границы, которые нуждаются в исправлении,поставив возле их номера галочку. Такие границы будут подсвечены красным цветом вокне 3D Вида (рис. 5.16). Для выделения/снятия выделения со всех границ на панелипредусмотрены кнопки Выделить всё и Снять выделение. Также, границы можновыделять непосредственно на поверхности. Для этого нужно развернуть модель такимобразом, чтобы интересующая граница оказалась видимой в окне 3D Вида. После этогоеё можно выделить нажатием ЛКМ .

Во вкладке Дырки у Вас есть возможность запустить автоматическое сглаживаниедырок после их заполнения, для этого достаточно поставить галочку в опции Сгладитьдырки после заполнения (см. также раздел 5.5.5). Во вкладке Края интенсивностьсглаживания границ настраивается ползунком Сила. Кроме того, в этой вкладке можносглаживать не всю границу, а только её часть. Для этого разверните модель так, чтобыинтересующаяВас граница была видна и пометьте её в списке как требующую обработки.После этого зажав ЛКМ и ведя мышью по границе, растащите концы профиля, которыйВы хотите сгладить, в нужные точки (рис. 5.17).

После того, как все границы, которые необходимо исправить, будут отмечены –нажмите кнопку Применить. Модель будет исправлена. Если результат Вас устраивает– нажмите на кнопку для окончательного подтверждения операции. В противномслучае можно воспользоваться кнопками и для отмены изменений. Если Выпопытаетесь выйти из режима Края, не приняв изменения, программа известит Вас обэтом и попросит подтверждения этого действия.

5.5.4 Автоматическое заполнение дырокДля быстрого автоматического затягивания дырок на поверхности воспользуйтесьалгоритмом Заполнение дырок на панели Команды. Алгоритм работает с теми же

64

(a) Одна из дырок отмечена для заполнения

(b) Результат работы алгоритма

Рисунок 5.16: Исправление дырок

65

(a) выделение границы

(b) результат сглаживания

Рисунок 5.17: Выделение части границы для сглаживания

66

границами, что и инструмент Края, обрабатывая те из них, параметры которыхсоответствуют настройкам алгоритма (см. рис. 5.18):

• min_edge – минимальная длина ребра создаваемых полигонов в миллиметрах;

• max_edge – максимальная длина ребра создаваемых полигонов в миллиметрах;

• max_hole_len – максимальная длина периметра дырки в миллиметрах. Будутобработаны границы, длина периметра которых не превышает этот параметр.

(a) до затягивания (b) после затягивания

Рисунок 5.18: Автоматический алгоритм затягивания дырок: укажите параметрызатягивания и нажмите на кнопку

5.5.5 СглаживаниеАлгоритм сглаживания позволяет сгладить шумные области на 3D-модели. Иногдаприходится пользоваться этим инструментом после автоматического затягивания дырок,поскольку на обработанных границах могут оставаться шум и неровности поверхности.В приложении Artec Studio существует два инструмента: автоматическое сглаживаниевсей модели и ручное сглаживание кисточкой отдельных областей.

Для запуска алгоритма сглаживания откройте панель Команды и выберите командуСглаживание. Единственный параметр алгоритма – steps, определяющий количествосглаживаний, которые необходимо сделать.

Сглаживание кистью

Сглаживающая кисть – более точный инструмент, нежели автоматическое сглаживание,так как она позволяет сглаживать локальные области, не затрагивая области модели, нетребующие обработки.

Для того, чтобы воспользоваться инструментом Сглаживающая кисть, выделитеодну поверхность, откройте панель Редактор и нажмите на кнопку в окне3D Вида. При нажатии клавиши Ctrl вокруг курсора в окне 3D Вида появитсясерый шар, ограничивающий область сглаживания. Изменять его размеры можнокомбинацией клавиш Ctrl + [ и Ctrl + ] . Нажатие ЛКМ в этом режиме применит

67

сглаживание к части модели, пересекающейся с шаром (см. рис. 5.19). После завершенияредактирования нажмите кнопку Принять или Отменить для сохранения или отменырезультатов.

(a) до сглаживания (b) процесс сглаживания

Рисунок 5.19: Сглаживание плохо снятой области

5.5.6 Оптимизация сеткиСетка, которая получается после алгоритма склейки, может не быть оптимальной длянекоторых приложений, так как содержит довольно большое количество полигоновмалого размера. Это увеличивает объём памяти, занимаемый получившейся моделью,и затрудняет её дальнейшую обработку. Для того, чтобы оптимизировать размер моделис минимальной возможной потерей точности, воспользуйтесь алгоритмом оптимизациисетки.

Рисунок 5.20: Исходная сетка слева, оптимизированная - справа

68

Выделите модель, и откройте панель Команды. Откройте выпадающее окнонастроек алгоритма, нажав на стрелку рядом с кнопкой Оптимизация сетки.Выберите подходящий для Вас способ обработки (он определяется значением параметраstop_condition):

• Accuracy – оптимизация модели с потерей точности. Параметр error (мм) задаетмаксимальное допустимое отклонение оптимизированной модели от исходной.Количество треугольников в оптимизированной модели минимально для сеток сзаданной точностью.

• Remesh – простая оптимизация сетки, удаление треугольников, длина рёберкоторых не превышает значение параметра remesh_edge_thr (мм).

• Triangle quantity – упрощение модели до заданного количества полигонов,определяемое параметром tri_num. Алгоритм минимизирует отклонениеполучаемой модели от исходной, но финальное значение этого отклонениязаранее неизвестно.

После окончания настройки алгоритма нажмите кнопку Оптимизация сетки, чтобыначать обработку.

Важно! Оптимизация сетки может быть достаточно длительной операцией вслучае, если параметры исходной и оптимизированной моделей сильно отличаются(например если в режиме Accuracy задано большое значение отклонения, или еслив режиме Triangle quantity требуемое количество полигонов намного меньше числаполигонов в исходной модели). Операция может окончиться неудачей из-за недостаткаоперативной памяти в случае, если исходная модель содержит очень большоеколичество полигонов.

69

Глава 6

Дополнительные режимы

В данной главе описываются другие режимы работы приложения Artec Studio, такие как:

• Съемка с нескольких сканеров (см. раздел 6.1);

• Текстурирование (см. раздел 6.2);

• Использование измерительных инструментов (см. раздел 6.3).

6.1 Съемка несколькими сканерамиПриложение Artec Studio поддерживает синхронную съемку несколькими сканерами.Такой режим может быть полезен, например, в случае съемки большого объекта снескольких ракурсов одновременно. Одновременная съемка с нескольких устройствподразумевает, что положение этих устройств заранее известно системе. Этопозволяет существенно облегчить и ускорить обработку данных. Поэтому, передсъемкой необходимо откалибровать взаимное расположение устройств. Получаемаякалибровочная информация, включающая в себя номера устройств и их ориентацию впространстве, далее будет называться связкой или бандлом, от английского слова ”bun-dle” (связка).

Для того, чтобы начать снимать трехмерный видеопоток одновременно с несколькихкамер, необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. Откалибровать взаимное расположение устройств (то есть создать бандл) и

2. Воспользоваться панелью Мульти для записи сканов.

Создание бандла в свою очередь включает в себя следующие этапы:

• Съемка всеми камерами, входящими в связку, калибровочного объекта (требованияк объекту смотрите ниже, в разделе 6.1.1);

• Совмещение полученных сканов вручную с помощью панели Сборка длявычисления взаимного расположения камер;

• Установка бандла в систему с помощью панели создания бандлов.

70

Важно! После того, как бандл создан, перемещение входящих в него устройствдруг относительно друга недопустимо. В случае изменения взаимного расположенияустройств бандл необходимо будет создать заново!

6.1.1 Создание бандловПеред созданием бандла для набора сканеров необходимо выполнить несколькодействий:

• Выбрать позиции устройств. Взаимное расположение сканеров должно бытьтаким, чтобы поле зрения покрывало всю требуемую область.

• Закрепить сканеры в выбранных положениях.

• Выбрать и установить калибровочный объект. В качесте калибровочного можетвыступать любой объект с достаточно богатым рельефом поверхности для того,чтобы алгоритм совмещения мог однозначно определить расположение камер. Вкачестве калибровочного не следует выбирать объекты простой геометрическойформы: плоскость, сферу, цилиндр. Для создания связки устройств можноиспользовать композицию из нескольких объектов. Рекомендуется устанавливатьобъект на расстоянии, соответствующем центру рабочего диапазона для данноготипа устройств.

Для съемки скана можно воспользоваться панелями Съемка илиМульти. Последнийвариант удобнее, т.к. в этом случае можно снимать поток одновременно с несколькихкамер. Подробнее об этом режиме смотрите в разделе 6.1.3.

Если камеры расположены под небольшим углом друг относительно друга (то естьмогут одновременно видеть одну и ту же область объекта), то снимаемый объект можетоставаться неподвижным. В этом случае снимать сканы для калибровки можно какпоследовательно один за другим, так и одновременно.

Важно! При последовательной съемке сканов убедитесь, что объект хорошозакреплен и не перемещается во время съемки.

Если же камеры не могут одновременно видеть одну и ту же область объекта, тонужно, воспользовавшись панельюМульти, запустить синхронную съемку со всех камер,после чего переместить (повернуть) объект таким образом, чтобы одни и те же его частипопали в поля зрения нескольких камер.

Важно! При этом крайне важно, чтобы во всех кадрах все камеры захватилидостаточно большую часть объекта (не обязательно одну и ту же), т.к. впоследствииположение всех кадров скана будет определяться относительно предыдущих, а взаимнаяориентация сканов будет определять взаимную калибровку устройств.

Если камеры расположены далеко друг от друга и объект двигался, то после того,как сканы сделаны, необходимо выполнить регистрацию с помощью алгоритмов Точнаяпоследовательная регистрация и Глобальная регистрация.

71

Рисунок 6.1: Окно создания бандлов

Далее необходимо совместить сканы с помощью панели Сборка как описано вразделе 5.2. Теперь все готово для создания бандла. Выберите пункт меню Файл -> Создать бандл. В случае если Вы забыли предварительно совместить сканы, будетвыдано предупреждение. Если все сделано правильно, появится панель создания бандлов(рис. 6.1). В окне 3D вида отобразятся выбранные сканы, положение и направлениевзгляда камер (отображаются пирамидками соответствующего цвета), серийный номерустройства и координаты камеры. В панели показывается список подключенныхустройств и соответствующая им информация. Удаление/добавление устройства в бандлпроизводится путем инвертирования изображения в крайнем левом столбце списка.Порядок устройств в бандле соответствует порядку сканов в панели Рабочая область.

В поле наверху панели создания бандлов отображается имя бандла. По умолчаниюоно составляется из идентификаторов камер, входящих в связку. Перед созданием имяможно легко изменить, введя в это поле другой текст. Для создания и установки бандласледует нажать кнопку на панели инструментов.

6.1.2 Управление бандламиВторая закладка в утилите Camera Manager предназначена для управленияустановленными в системе бандлами. В ней отображается список установленныхбандлов, их состояние и имя. Бандл считается активным, если в системе установленылицензионные ключи, соответствующие входящим в него сканерам, и устройстваподключены к компьютеру. Для того, чтобы обновить статус бандлов, необходимо

72

нажать кнопку Refresh status. Для удаления и переименования бандлов предусмотреныкнопки Remove и Rename соответственно.

Рисунок 6.2: Окно управления установленными в систему бандлами

В нижней части окна для выбранного бандла отображается информация обустройствах, входящих в бандл.

6.1.3 Мульти-съемкаДля одновременной съемки видео-потоков с нескольких устройств в приложении естьрежим Мульти. При выборе режима появляется соответствующая панель (рис. 6.3),на которой можно выбрать конфигурацию устройств: либо использовать один изсуществующих бандлов, либо задать список сканеров вручную.

При выборе опции Использовать бандл активируется выпадающий список бандлов.В нем перечислены все установленные в системе бандлы. Активные бандлы выделенычерным цветом, неактивные - серым. Бандл считается активным, если все входящиев него устройства установлены в системе и подключены к компьютеру. Нельзяиспользовать бандл, если количество входящих в него устройств превосходит число ядерпроцессора.

Важно! При съемке в режиме бандла система обладает информацией о взаимномрасположении камер. Таким образом, сканы, сделанные бандлом, отличаютсяот сканов, сделанных в ручном режиме, тем, что соответствующие друг другуповерхности с разных сканеров после съемки уже находятся в одной системе координат.

Данные мульти-съемки могут сохраняться либо в виде отдельных сканов (кнопкаОтдельные сканы), либо в виде одного скана, в котором каждая поверхностьпредставляет собой объединение соответствующих поверхностей со всех устройствбандла (кнопка Слияние кадров). В случае, если необходимо снимать кадры неодновременно со всех камер, а с некоторой задержкой, величина задержки должна быть

73

Рисунок 6.3: Панель мульти-съемки

введена в поле Задержка между кадрами. В отличие от режима Съемка в режимеМульти программа снимает каждый кадр независимо, не пытаясь совместить каждыйпоследующий кадр с предыдущим.

Иногда требуется ограничить поле зрения камер, например, чтобы отсечь ненужныеобъекты на дальней границе. Для этой цели предназначена пара ползунков в полеГраницы рабочей зоны, которые задают соответственно ближнюю и дальнюю границысканирования в миллиметрах. Границы рабочей зоны задаются для каждого устройстванезависимо на вкладке данного устройства (рис. 6.4). По умолчанию в качествеминимального и максимального значений границ устанавливается рекомендованныйдиапазон для данного типа устройства. Если по каким-либо причинам это Вас неустраивает, Вы можете вручную переопределить данные границы, воспользовавшисьфлажком Переопределить диапазон глубин на вкладке Алгоритмы диалога настроекприложения и указав желаемые значения.

Важно! Сканирование за пределами рекомендованых диапазонов глубины рабочейзоны может привести к потере точности получаемых 3D поверхностей.

Если критична скорость съемки, следует воспользоваться режимом Режим быстрой

74

Рисунок 6.4: Панель устройства при мульти-съемке

съемки, поставив галочку в соответствующем поле и введя требуемое время съемки всекундах. Данный режим характеризуется тем, что время процессора не тратится напостроение поверхностей и отображение, сырые данные сохраняются в оперативнойпамяти, и поверхности отстраиваются уже после завершения съемки. При изменениивремени ускоренной съемки приложение автоматически пересчитывает и отображаетколичество требуемой памяти. Параметры мульти-съемки сохраняются при выходе изприложения и устанавливаются заново при запуске.

6.2 ТекстурированиеДля сканеров Artec, оборудованных дополнительной цветной камерой, доступнавозможность съемки трехмерных поверхностей с текстурой и текстурированиярезультирующей полигональной модели. Для получения 3D-модели с текстуройнеобходимо:

1. Отсканировать объект с включенной записью текстуры.

2. Построить 3D-модель.

75

3. Воспользоваться панелью Текстура для текстурирования полученной модели.

6.2.1 Съемка 3D с текстуройДля записи скана с текстурой необходимо после выбора устройства с текстурнойкамерой установить флажок Снимать текстуру на панели Съемка (рис. 6.5). В режимепредварительного просмотра следует отрегулировать яркость изображения текстуры спомощью ползунка на вкладке Текстурная камера. Сам процесс съемки ничем неотличается от описанного в Главе 2 за тем исключением, что на некоторых кадрах,выбираемых программой автоматически, будет включаться вспышка и сниматься кадрс текстурой. После завершения съемки текстурные кадры будут помечены в окнеповерхностей буквой T (рис. 5.3), а в окне 3D Вида будут отображаться с наложениемтекстуры (более подробно об отображении текстур в окне 3D Вида cм. в Главе 3).

Рисунок 6.5: Съемка 3D с текстурой

Для съемки сканов с текстурой можно также воспользоваться панелью Мульти,включив флажок Снимать текстуру для соответствующего устройства (см. рис. 6.4).В данном случае съемка текстуры осуществляется для каждого кадра скана. Яркостьтекстуры при мульти-съемке регулируется независимо для каждого устройства стекстурой.

6.2.2 Построение 3D-моделиПостроение результирующей 3D-модели из исходных сканов ничем не отличается отмеханизма, описанного в разделе 5.4. Однако необходимо помнить о нескольких важныхмоментах:

76

• Полученную 3D-модель, а также исходные сканы ни в коем случае нельзя смещатьдруг относительно друга, т.к. информация о взаимном расположении используетсяалгоритмом текстурирования для проекции исходных текстур на результирующуюмодель.

• Редактирование 3D-модели, если оно вносит искажения по отношению к реальнойформе объекта (например, удаление части объекта или избыточное сглаживаниеповерхности), приведет к неправильному проецированию текстур.

Для ускорения работы алгоритма текстурирования рекомендуется воспользоватьсяалгоритмом оптимизации сетки, описанном в разделе 5.5.6.

6.2.3 Наложение текстурыПосле склейки и оптимизации полученная трехмерная модель не содержит информациио текстуре. Для наложения текстуры на модель следует воспользоваться инструментомТекстура. После выбора режима Текстура будет отображено диалоговое окно (рис. 6.6),в котором слева расположен список доступных моделей для текстурирования, а справа– список сканов с наличием текстур. Для дальнейшей работы необходимо выбратьодну полученную ранее 3D-модель из списка слева и произвольное количество исходныхсканов, которые были использованы для ее получения, из списка справа.

Рисунок 6.6: Выбор исходных данных и параметров для текстурирования

Доступны два метода текстурирования:

• Смешивание исходных текстур;

• Построение развернутой карты треугольников.

При смешивании исходных текстур результирующая модель содержит столькоже текстурных изображений, сколько их содержится в исходных сканах. При

77

построении развернутой карты треугольников все текстурированные треугольникипереносятся в отдельное квадратное изображение. Размер треугольников на текстурезадается с помощью ползунка, размер результирующих текстур можно выбратьиз выпадающего списка (максимальный размер текстуры ограничен возможностямиустановленной видеокарты). При изменении размеров треугольников/текстур в окнебудет отображаться оценочное количество результирующих текстур, реальное же ихколичество может отличаться, т.к. некоторые полигоны на исходной модели могутостаться незатекстурированными.

Важно! Сканы, выбранные в окне рабочей области с помощью звездочки , будутпомечены жирным шрифтом и выбраны автоматически.

Теперь нужно нажать кнопку OK. Будет запущен алгоритм текстурирования,который может занять значительное время. Время вычислений зависит от количестватреугольников текстурируемой 3D-модели и количества кадров с текстурой. Поокончании процесса текстурирования в окне 3D Вида будет отображена полученная 3D-модель с текстурой.

Рисунок 6.7: Корректировка текстуры

Яркость и цветность полученной текстуры можно отрегулировать с помощьюследующих ползунков на панели Текстура (рис. 6.7):

• Яркость;

78

• Насыщенность;

• Контраст;

• Гамма-коррекция.

По окончании редактирования следует нажать кнопку , чтобы перенестиполученную текстурированную модель в рабочую область.

Важно! К корректировке текстуры всегда можно вернуться воспользовавшисьпунктом Корректировка текстуры в контекстном меню скана панели рабочей области.

Для оптимизации использования ресурсов Вашего компьютера передтекстурированием из оперативной памяти выгружаются все поверхности, кроменеобходимых для текстурирования. Более подробно выборочная загрузка данныхпроекта в оперативную память описывается в разделе 4.7.

Для экспорта полученной текстурированной модели в другие приложения Вы можетевоспользоваться функцией экспорта в форматах:

• VRML 2.0 (*.wrl);

• Wavefront OBJ (*.obj);

• Ptex (*.ptx).

Более подробно экспорт моделей и сканов описывается в разделе 4.4.

6.3 Использование измерительных инструментовПрограмма Artec Studio включает в себя несколько инструментов для измерениягеометрических параметров получаемых моделей. К ним относятся:

• Измерение линейных размеров;

• Измерение геодезических расстояний;

• Построение сечений объекта;

• Построение карт расстояний между двумя поверхностями.

Соответствующие кнопки Вы найдете в верхней части панели Размеры (рис. 6.8). Нижев панели приведен список сделанных ранее измерений. Выбрав нужный инструмент дляизмерений, Вы переходите в следующую вкладку, где программа предлагает выделитьсканы, с которыми Вы будете работать. Выбранный скан отображается в окне 3Dвида. Выбрав все необходимые сканы, нажмите кнопку Далее, для возврата к выборуинструментов – кнопкуНазад. Вернуться к первой вкладке панели Размерыможно такжещелчком по ссылке Измерения в верхней части окна. После нажатия на кнопку ДалееВы попадете в окно выбранного инструмента измерения. Рассмотрим более подробноособенности работы различных измерительных инструментов программы Artec Studio.

79

Рисунок 6.8: Панель Размеры

6.3.1 Измерение линейных размеровИнструмент для измерения линейных размеров (рис. 6.9) позволяет измерять расстояниямежду выбранными точками и вычислять суммарную длину последовательного рядалинейных размеров. Нажав на кнопку и выбрав нужные сканы, Вы перейдете вокно Измерения-Линейное. В верхней части окна можно задать название создаваемогоизмерения в полеИмя. По умолчанию программа создает новые измерения с названиямиЛинейное 1, Линейное 2 и т.д.

Для проведения измерений необходимо нажатиями ЛКМ последовательноуказывать в окне 3D Вида точки, расстояния между которыми Вы хотите измерить.Выбранные точки будут добавляться в список текущего измерения, где будутотображаться линейные размеры и координаты отметок. При наведении курсорамыши на одну из точек в окне 3D Вида она подсвечивается красным цветом – после этогоее можно перемещать вдоль поверхности объекта с нажатой ЛКМ . После отпусканиякнопки мыши точка будет установлена в новой позиции. Установить точку за пределамиповерхности объекта невозможно, в этом случае при отпускании кнопки мыши точкаавтоматически вернется в исходное положение.

В левой панели у Вас есть возможность отслеживать количество точек и общуюдлину измерений. Можно включать и выключать отображение исходных данных –Не показывать исходные данные, отображение номеров точек – Показывать метки,отображение значений линейных размеров – Показывать числа в окне 3D Вида. Задатьцвет для данного измерения можно, нажав на кнопку с образцом цвета в поле Цветметки.

80

Если Вы хотите начать новую размерную цепь на тех же исходных данных, следуетнажать на кнопку Сделать другое в нижней части окна. Artec Studio очистит окно 3DВида от пометок и выведет новую панель для вновь созданного измерения.

Текущее измерение можно экспортировать в формате .csv, нажатием на кнопкуЭкспорт.

После нажатия кнопки Закрыть приложение вернет Вас к первой вкладке панелиРазмеры, где будет выведен список всех сохраненных измерений с возможностьюпросмотра, редактирования и удаления сделанных измерений.

Рисунок 6.9: Измерение линейных размеров

6.3.2 Измерение геодезических расстоянийПод геодезическим расстоянием понимается длина кратчайшего пути по поверхностимежду заданными точками. Для запуска инструмента измерения геодезическихрасстояний нажмите кнопку панели Размеры и выберите один скан.

Важно! На вкладке выбора сканов инструмента измерения геодезическихрасстояний будут показаны только сканы, содержащие одну поверхность.

Работа с геодезическими измерениями аналогична работе с линейными размерами(рис. 6.10). Следует помнить, что кратчайшего пути по геодезической линиимежду разными поверхностями или несвязными частями одной и той же поверхностине существует. Поэтому при установке точек на разных, не связанных между

81

собой частях поверхности, программа выдаст ошибку и не будет соединять этидве точки геодезической линией. Вычисление кратчайшего пути занимает довольнопродолжительное время, во время которого будет отображаться окно прогресса.

Важно! Алгоритм поиска кратчайшего пути имеет высокую вычислительнуюсложность, и вычисления могут занять значительное время при большом количествевершин поверхности. В связи с этим при выборе первой точки на поверхности,количество вершин в которой превышает 150000, приложение выдает предупреждениео том, что операция может занять очень много времени. Для ускорения операцииВы можете воспользоваться алгоритмом оптимизации сетки (см. раздел 5.5.6), либоудалить не представляющую интереса часть поверхности.

Левая панель в данном режие полностью аналогична панели, появляющейся припроведении линейных измерений (см. раздел 6.3.1).

Рисунок 6.10: Измерение геодезических расстояний

6.3.3 Построение сечений объекта

Для построения сечений объекта (рис. 6.11) нажмите на кнопку и выберите один илинесколько сканов. В появившейся панели Выможете задать название сечения в полеИмя.По умолчанию программа создает новые сечения с названиямиСечение 1,Сечение 2 и т.д.

Для построения сечения нужно нажатием ЛКМ указать на поверхности в окне 3DВида точку, которая будет центром секущей плоскости. По умолчанию вновь созданная

82

Рисунок 6.11: Построение сечений объекта

плоскость будет параллельна плоскости X0Y и иметь размеры 200 х 200 миллиметров.Если Вы хотите изменить положение и ориентацию плоскости в пространстве или еёразмеры, нажмите на кнопку Изменить положение. Появившаяся панель Измерения-Сечение-Преобразование содержит три вкладки, соответствующие различным режимаммодификации секущей плоскости. Переход между вкладками осуществляется нажатиемЛКМ или с помощью клавиш T , R и S :

• Перенос (клавиша T ): параллельное перемещение секущей плоскости. Выможетеперемещать плоскость при помощи мыши, перемещая манипуляторы (стрелкикрасного, зеленого и синего цвета, соответствующие параллельному переносувдоль осей X, Y, Z) с нажатой ЛКМ в окне 3D Вида. Эта же операция может бытьвыполнена вводом требуемых числовых значений в поля ввода на вкладкеПеренос.

• Вращение (клавиша R ): вращение секущей плоскости. Вы можете вращатьплоскость при помощи мыши, нажимая и удерживая ЛКМ на манипуляторахвращения (окружности красного, зеленого и синего цвета, соответствующиевращению вокруг осей X, Y, Z) в окне 3D Вида, или при помощи клавиатуры –непосредственно вводя требуемые числовые значения.

Важно! Числовые значения, вводимые на вкладке Вращение, задают углыповорота в мировой системе координат.

83

• Масштабирование (клавиша S ): изменение размера секущей плоскости. Выможете масштабировать плоскость при помощи мыши, нажимая и удерживаяЛКМ на манипуляторе масштабирования в окне 3D Вида, или при помощиклавиатуры – вводом числовых значений в поле ввода Вокруг осей X, Y, Z на вкладкеМасштабирование.

В нижней части окна 3D Вида отображаются выбранный режим преобразования,статус блокировки осей, числовые значения для текущего режима преобразования.

После выполнения всех необходимых преобразований нужно нажать на кнопкуГотово. Вернуться к предыдущей вкладке можно также, выбрав ссылку Сечение вверхней части панели. При изменении положения плоскости сечения в левой панелибудет автоматически обновлена длина периметра полученного сечения, площадь сеченияи объем части объекта над плоскостью сечения.

ЕслиВы хотите построить новое сечение, нажмите на кнопкуСоздать новое сечение внижней части окна. Для экспорта параметров сечения в формате .csv нажмите на кнопкуЭкспорт. Нажатие кнопки Закрыть вернет Вас к первой вкладке панели Размеры. Всписок сохраненных измерений будут добавлены новые сечения объекта.

6.3.4 Построение карт расстояний между двумя поверхностямиВо многих задачах контроля точности требуется оценить отклонение формы объекта отисходной модели. Для этой цели в программе Artec Studio предусмотрен инструмент,позволяющий построить карту расстояний между двумя поверхностями. Чтобы начатьработу с картами расстояний, следует нажать на кнопку на панелиРазмеры и выбратьдве модели для сравнения.

Важно! На вкладке выбора сканов инструмента построения карт расстояний будутпоказаны только сканы, содержащие одну поверхность.

В появившейся панели (рис. 6.12) программа предложит задать имя карты расстояний.По умолчанию программа создает новые карты расстояний с названиями Карта 1,Карта 2 и т.д. Расстояния от первого скана до второго считаются вдоль направленийнормалей к поверхности в вершинах первого скана. Если ближайшая точка второго сканабудет отстоять от вершины первого скана в направлении нормали, значение расстояниябудет положительным, если в противоположном – отрицательным. Кнопка меняетместами первый и второй скан. К параметрам вычисления карты расстояний относятсяследующие:

• Расстояние поиска – максимальное расстояние между поверхностями вмиллиметрах, отображаемое на карте. Если расстояние окажется больше помодулю этого значения, данная область на карте не будет содержать расстояниямежду поверхностями (будет окрашена серым либо прозрачным цветом взависимости от того, принадлежит вершина первому или второму скану).

• Шаг сетки – размер кубической ячейки в миллиметрах, на которые будетразбито пространство вокруг объекта для быстрого вычисления расстояний междуповерхностями.

84

Рисунок 6.12: Выбор поверхностей для сравнения

• Масштабирование ошибки – пороговое значение в миллиметрах, которое служитдля настройки шкалы расстояний. Области карты, расстояние в которых окажетсябольше по модулю этого значения, будут окрашены голубым либо оранжевымцветом, в зависимости от знака расстояния.

Введя параметры вычислений, следует нажать на кнопку Вычислить. Программавыведет окно прогресса расчета расстояний, после чего в окне 3D Вида отобразится картарасстояний (рис. 6.13).

Цвет карты меняется от синего, который соответствует отрицательному расстоянию,равному по модулю пороговому значению, до красного, который соответствуетположительному расстоянию, равному по модулю пороговому значению. Зеленый цветкарты говорит о близости к нулю расстояния между поверхностями в данной точке.При перемещении курсора мыши по карте в окне 3D Вида значение расстояния дляточки карты под курсором будет автоматически отображаться рядом с курсором и в полеРасстояние под курсором левой панели.

В окне 3D Вида появятся 2 новых объекта: цветовая шкала расстояний позволяющаяпоставить цвет в соответствие с расстоянием между поверхностями и гистограммарасстояний, показывающая распределение различных значений расстояний напостроенных картах.

Слева в диалоговом окне будут приведены среднеквадратическое отклонение исреднее абсолютное отклонение для данной карты расстояний.

Для сохранения карты расстояний и возвращения к первой вкладке панели Размерыследует нажать кнопку Закрыть, для сохранения и построения новой карты –Построитьдругую карту.

85

Рисунок 6.13: Карта расстояний

86

Глава 7

Настройки

В данной главе описываются настройки приложения Artec Studio, которые могут бытьизменены через диалог настроек. Для отображения диалога настроек в меню Файлвыберите пункт Настройки... или нажмите клавишу F10 .

Все настройки разбиты по группам, каждая из которых располагается на отдельнойвкладке диалога. Для редактирования доступны следующие группы настроек:

• Общие

• Производительность

• Алгоритмы

• Интерфейс

• Язык

7.1 ОбщиеВкладка ”Общие” содержит основные настройки приложения Artec Studio и включает всебя следующие настройки (рис. 7.1):

• Путь к папке сохранения проектов

• Настройки автосохранения

• Форматы файлов

• Режим открытия файлов

• Проверка поверхностей при импорте

• Формат экспорта изображений текстуры

87

Рисунок 7.1: Страница настроек ”Общие”

7.1.1 Путь к папке сохранения проектовВ данной строке Вы можете указать директорию по умолчанию для сохранения проекта.Вы можете ввести путь с клавиатуры или указать в диалоговом окне, появляющемсяпосле нажатия кнопки .

7.1.2 Настройки автосохраненияВключенный флажок Сохранять проект перед запуском алгоритмов указываетприложению всегда сохранять проект перед запуском алгоритмов. ФлажокВосстанавливать состояние загрузки скана после завершения алгоритма позволяетуправлять состоянием загрузки выбранных сканов после завершения работы алгоритма.Выбранные сканы всегда загружаются в память перед запуском алгоритма. Если намомент запуска алгоритма скан был в выгруженном состоянии, то после его завершенияприложение автоматически выгрузит его на диск, освободив память. Подробнее обавтосохранении проектов см. раздел 4.8 данного руководства.

7.1.3 Форматы файловПриложение Artec Studio поддерживает загрузку и сохранение моделей и сканов вразличныхформатах. Чтобы зарегистрировать приложениеArtec Studio как просмотрщикпо умолчанию для поддерживаемых форматов файлов следует нажать кнопку и

88

в появившемся окне (рис. 7.2) проставить галочки напротив подлежащих регистрациитипов файлов:

• *.sproj – файлы проектов приложения Artec Studio.

• *.scan – формат для экспорта/импорта отдельных сканов проекта.

• *.ply – формат для хранения полигональных моделей, полученных с лазерныхсканеров.

• *.stl – формат экспорта трехмерных моделей для оборудования быстрогопрототипирования.

• *.wrl – файлы миров виртуальной реальности формата VRML 1.0 и VRML 2.0.

• *.obj – формат для обмена текстурированными 3D-моделями Wavefront OBJ.

Рисунок 7.2: Регистрация типов файлов открываемых Artec Studio

Более подробно об импорте и экспорте данных в приложении Artec Studio см.раздел 4.4, раздел 4.5.

7.1.4 Режим открытия файловПрограмму Artec Studio можно использовать как просмотрщик по умолчанию для файловв форматах sproj, scan, ply, stl, obj, wrl. Если Вы желаете, чтобы каждый новый файлоткрывался в новом окне приложения, выберите режим Открывать модель в новомокне. Если установлен режим Открывать модель в том же окне то Artec Studio будетиспользовать ранее запущенный экземпляр приложения для вновь открываемых файлов.

7.1.5 Проверка поверхностей при импортеЗдесь Вам предоставляется выбор одного из следующих параметров:

• Не проверять – автоматическая проверка поверхностей на наличие дефектов вовремя импорта отключена.

• Проверять и спрашивать пользователя – автоматическая проверка поверхностейво время импорта включена, в случае обнаружения ошибок пользователюбудет предложено запустить алгоритм исправления дефектов для выбранныхповерхностей.

• Проверять и исправлять автоматически – автоматическая проверка поверхностейи исправление обнаруженных ошибок.

89

7.1.6 Формат экспорта изображений текстурыПри экспорте моделей из приложения Artec Studio можно указать формат, в которомбудут сохраняться изображения текстуры. Доступно три формата: JPG, PNG, BMP. Поумолчанию рекомендуется использовать PNG, как формат со сжатием без потери данных.

Важно! Возможность выбора формата экспорта изображений текстуры доступнатолько при экспорте вформатыVRML иOBJ, как одиночноймоделитак и скана целикомв виде директории (см. раздел 4.4).

7.2 ПроизводительностьНа вкладке Производительность (рис. 7.3) можно настраивать такие параметрыприложения как: количество потоков обработки данных, функции управленияиспользуемой оперативной памятью, сохранение истории команд, уровень сжатияданных при записи на диск.

Рисунок 7.3: Страница настроек производительности

7.2.1 МногопоточностьПриложение Artec Studio на компьютерах с многоядерными процессорами стараетсяраспараллелить проводимые вычисления. По умолчанию для этого используются все

90

ядра процессора. Если по каким-либо причинам необходимо ограничить ресурсыпроцессора, выделяемые приложению Artec Studio, следует сбросить флажок Вседоступные процессоры и вручную ввести количество доступных ядер.

7.2.2 ПамятьЗдесь отображается количество свободной оперативной памяти. В случае нехваткиоперативной памяти Вы можете освободить дополнительный ее объем, нажав кнопкуОчистка памяти. Программа Artec Studio выгрузит из памяти сохраненнуюисторию команд текущего сеанса приложения и постарается осуществить оптимизациюиспользуемой оперативной памяти. После нажатия кнопки Очистка памяти историякоманд не будет потеряна, и при необходимости отмены последних операций данныеистории изменений проекта будут загружены с диска. Более подробно о сохраненииистории изменений проекта см. раздел 4.6.

Важно! История команд не может быть выгружена из памяти, если проект несохранен. Сохраните проект и попробуйте еще раз.

7.2.3 ИсторияЗдесь Вы можете задать ограничения на длину истории изменений, сохраняемую впроекте. По умолчанию заданы максимальные величины для количества сохраняемыхкоманд и объема, занимаемого на диске (в Мб). При желании, Вы можете убрать галочкув значении Максимальная длина истории, это будет означать, что программа будетсохранять всю историю изменений каждого проекта, начиная с его создания. Очиститьисторию изменений проекта можно, нажав на кнопку Очистить историю команд, послечего программа попросит подтвердить данное действие.

Важно! После очистки истории изменений вернуться к более раннему состояниюпроекта будет невозможно.

7.2.4 Уровень сжатия данныхПолзунок на линейке Уровень сжатия данных позволяет Вам задать степень сжатиясканов при сохранении на диск. Более сильное сжатиефайлов позволит сэкономить местона диске, но приведет к более долгой загрузке и сохранению сканов. Данная настройкараспространяется как на файлы сканов проекта, так и на файлы сканов, экспортируемыеиз проекта в формате .scan.

7.3 АлгоритмыСтраница настроек Алгоритмы позволяет редактировать параметры, используемые ArtecStudio как непосредственно в процессе съемки, так и при последующей обработке данных(рис. 7.4).

91

Рисунок 7.4: Страница настроек алгоритмов

7.3.1 Настройки алгоритмовПеред началом новой сессии сканирования необходимо, исходя из габаритов иконфигурации сканируемого объекта или его области, определить, сканер какой моделибудет удобнее использовать в данной сессии (смотрите раздел 1.2). Настройки длякаждого типа сканера (S,M или L), соответствующие выбранной модели, выставляютсяпутем выбора соответствующего элемента внутри выпадающего списка Текущиенастройки. В процессе работы с приложениемможет возникнуть необходимость ручногоизменения настроек алгоритмов. Для возврата к базовым установкам следует нажать накнопку Восстановить исходные.

7.3.2 СъемкаК настройкам съемки относятся: режим работы кнопки устройства, диапазон глубинысканирования, параметры построения получаемых со сканера однокадровых моделей.

В первой строке Вы можете задать Режим триггера для кнопки на устройстве.Подробное описание режимов работы кнопки при сканировании можно найтив разделе 2.2.3.

3D-сканер имеет ближнюю и дальнюю плоскости отсечения, соответствующиерабочему диапазону расстояний от устройства до сканируемого объекта. Еслисканировать объект, располагая сканер слишком близко к нему, то часть объекта,лежащая ближе передней границы рабочего диапазона, окажется неоцифрованной. Призначительном удалении сканера от объекта точность сканирования снижается. Поэтому

92

во время сканирования следует располагать сканер на оптимальном расстоянии дообъекта, не пересекая ближней или дальней плоскости отсечения. Значения рабочегодиапазона расстояний определяются по типу подключенного устройства, что позволяетгарантировать заявленную точность сканирования. Тем не менее, ближе и дальшеуказанных границ сканирование возможно, и если точность сканирования не являетсякритичной, границы рабочего диапазона можно переопределить. Для этого надоустановить флажок Переопределить диапазон глубин, после чего ввести новые границыдиапазона сканирования.

Важно! Переопределение значений рабочего диапазона расстояний сканера можетпривести к потере точности.

Программа Artec Studio позволяет пользователю изменять характеристикиполучаемых со сканера однокадровых поверхностей. Для изменения параметровпостроения поверхностей при съемке, следует сбросить флажок Использоватьстандартные настройки и изменить их вручную в появившейся панели. Дляредактирования доступны следующие настройки:

• Triangles Step: плотность точек однокадровой поверхности

• Minimum object size: порог фильтрации сканируемых участков поверхности почислу полигонов (минимально допустимое число полигонов в объекте)

• Length filter threshold: порог фильтрации треугольников по длине ребра(максимально допустимый размер в миллиметрах)

• Interpolate: включить/выключить интерполяцию поверхности в тех частях, гдеданные отсутствуют

• Max Interpolated Length: максимальный размер областей, которые будутинтерполированы (в миллиметрах)

• Max Angle: порог фильтрации треугольников по максимальному углу в градусахмежду нормалью треугольника и вектором камеры

Важно! Рекомендуется использовать настройки съемки по умолчанию. Неверныенастройки параметров могут привести к неудовлетворительному качествуоднокадровых поверхностей.

7.4 ИнтерфейсСтраницаИнтерфейс позволяет редактировать настройки пользовательского интерфейса(рис. 7.5) и включает в себя следующие группы настроек:

• Звуковое оповещение

93

• Цвета рабочей области

• Предупреждения

• Отображение поверхностей во время сканирования

Рисунок 7.5: Страница настроек интерфейса

7.4.1 Звуковое оповещениеВо время сканирования возможны ситуации, когда системе автоматического совмещенияне удается совместить вновь снятый кадр с предыдущими (см. раздел 2.2.1). Втаких случаях в программе Artec Studio предусмотрена возможность выдавать звуковоеоповещение в виде повторяющихся звуковых сигналов, которые прекращаются послеустранения ошибки. Для включения звукового оповещения следует установить флажокВключить звуковое оповещение при сканировании. По умолчанию проигрываетсястандартный звуковой фрагмент ”жужжание пчелы”, который можно переопределить,указав путь к звуковому файлу в форматеWAV.

Важно! Звуковое оповещение при съемке возможно только если компьютероборудован звуковой картой и системой звуковоспроизведения.

94

7.4.2 Цвета рабочей областиПрограмма Artec Studio автоматически присваивает вновь создаваемым сканам цвета дляотображения в окне 3D вида. При этом Вы можете выбрать одну из стандартных палитрприложения:

• Полная палитра

• Светлые цвета

• Упрощенная палитра

• Случайные цвета

• Монохромная палитра

7.4.3 ПредупрежденияДанная группа настроек позволяет включать/выключать вывод некоторыхпредупреждений в процессе работы Artec Studio. К ним относятся:

• Предупреждение на выходе, если проект имеет несохраненные изменения.Предупреждать пользователя, что несохраненные данные будут потеряны привыходе из приложения.

• Показывать проблемы совместимости версии OpenGL. Для своей работы ArtecStudio требует OpenGL версии 2.0, а также наличия некоторых расширенийOpenGL, которые могут отсутствовать в Вашей системе. Установка данногофлажка включает отображение окна со списком обнаруженных проблем на стартепрограммы.

7.4.4 Отображение поверхностей во время сканированияВы можете изменить параметры отображения поверхностей, получаемых со сканера вовремя сканирования. Для редактирования доступны следующие настройки:

• Last Scanned Surfaces: количество последних отснятых поверхностей выводимых вокно ui3D Вида

• Visible Surfaces: общее количество видимых поверхностей в окне ui3D Вида(видимых и ключевых)

• Last: цвет последних отснятых поверхностей при съемке

• Registered: цвет корректно совмещенных поверхностей

• Preview: цвет поверхностей в режиме предварительного просмотра

• Dropped: цвет сброшенных поверхностей (поверхностей, которые не быликорректно совмещены с предыдущей последовательностью)

95

• Keyframes: цвет ключевых поверхностей

• Playing Repeat: циклический повтор воспроизведения 3D-последовательности

• FPS: частота кадров воспроизведения 3D-последовательности

7.5 ЯзыкИнтерфейс программы Artec Studio переведен на многие языки мира:

• Auto – автоматический выбор языка в соответствии с настройками системы

• Chinese (Simplified) – упрощенный китайский

• English – английский

• French – французский

• German – немецкий

• Italian – итальянский

• Japanese – японский

• Polish – польский

• Portuguese – португальский

• Russian – русский

• Spanish – испанский

Для перехода на другой язык выберите его из списка и нажмите кнопку OK.Далее программа предложит перезапуск для немедленного применения изменений. Вслучае согласия приложение перезапустится автоматически с вновь выбранным языкоминтерфейса. При отказе от перезапуска изменения вступят в силу в начале следующегосеанса работы с приложением.

Важно! Смена языка требует перезапуска приложения, что может привести кпотере несохраненных данных.

96

Рисунок 7.6: Страница выбора языка

97