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EinScan技術科普站 | 什麼是拼接?快來一起get知識點

4/26/2022

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隨著技術環境的不斷進步,三維掃描在社會生產生活中產生越來越重要的影響,其作為一種高新技術,如何高效高質獲取數據,涉及眾多知識技術細節,為了幫助大家更好的應用三維掃描技術,EinScan技術科普站系列內容來啦,第一期,我們將了解到拼接這個知識點。
第1期
-THE FIRST-

本期EinScan技術科普站和大家介紹

【拼接】

敲黑板,快跟小編一起get知識點!
什麼是拼接?
拼接,顧名思義,拼合連接。我們掃描儀中的拼接也是同理,即將掃描出的一幅幅數據,像拼圖一樣一塊塊拼在一起。
圖片
为什么要拼接?
平常我們用眼睛觀察一個物體,我們所看到的,是這個視角所能包容的部分,而在這個視角外的部分我們並不能看到,我們需要移動物體或者移動自己的角度,才能看到它的全貌;



同樣的,掃描器一次只能掃描一塊區域,為了得到完整的掃描數據,我們需要通過移動物體或者掃描器,去獲得它全方位的信息,最後將所掃描到的數據像拼圖一樣拼接在一起。
圖片
拼圖是通過它的形狀圖案,去確定它們的位置關係進行拼接的,當然我們掃描出的數據拼接也同理,那我們如何去拼接它們呢?這我們就需要確定不同數據之間的位置關係了,那如何去確定它們之間的位置關係呢?



為了去確定不同數據間的位置關係,我們有了多種拼接方式。
拼接方式
那拼接方式具體有哪幾種?
手持模式



手持模式下,我們的拼接方式主要分成以下四種:

特徵拼接
通過物體形狀特徵進行拼接。

標誌點拼接
     通過所貼的標誌點進行拼接。

混合拼接
特徵拼接與標誌點拼接的結合,通過實時探測是否有標誌點,如若沒有標誌點則啟用特徵拼接。

紋理拼接
通過物體的顏色信息進行拼接。



轉台模式



轉台模式下,我們的拼接方式可以分成以下四種:

轉台編碼點拼接
掃描數據通過編碼點輔助數據拼接。

轉台拼接
利用標定時獲取的掃描儀與轉台之間的相對位置關係進行輔助拼接。

特徵拼接
將物體放置在轉台上,通過物體形狀特徵進行拼接。

標誌點拼接
將物體放置在轉台上,通過所貼的標誌點進行拼接。
TIPS:那麼對於手持掃描疑問來了,肯定有很多讀者會覺得,每次點擊開始掃描到結束掃描不就只有一次嗎?哪裡用到了拼接呢?
圖片
實際上在掃描過程中,掃描儀的內部發生了拼接。就像我們看一段動畫,在我們眼裡是以一段為單位,但實際上它是由一幀幀的圖像形成的;同樣,我們看到所掃描出的數據也是通過一點點的掃描拼接而成的。
在接下來的文章中,我們將系統地向各位詳細介紹不同類型拼接的知識,以及針對不同物體特徵如何選擇拼接方式,將這些內容融會貫通,將可以輕鬆獲取眾多物件的三維數據。



【EinScan技術科普站】第一期就到這裡啦,我們下期見。溫馨提示:乾貨內容,建議收藏並轉發~
文章出處:
​https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkyMDIyNzk1Nw==&mid=2247484941&idx=1&sn=4692c748ba294c6000ee1a4f86b22b36&scene=19#wechat_redirect
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【技術講堂】小體積工件表面難以貼點,如何獲取高精度3D數據?

4/25/2022

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小體積工件掃描技巧
​

在掃描中,我們會碰到很多小型的工件,例如魚鉤、直徑小於1厘米的配件等等,在這些工件上,難以貼點,精度要求高,如何獲取其高精度3D數據?本期講堂,我們以魚鉤為例,進行此類工件的掃描技巧講解。

魚鉤:
尺寸小,表面材質黑色且反光,無法貼標誌點。
圖片

整體思路

小型工件因無法在自身貼點,不能利用標誌點進行自動拼接,因此建立一個掃描工程無法獲得工件整體3D數據。在此種情況下,需要分兩個到多個工程(視工件複雜程度而定)進行掃描,然後利用Geomagic 軟體,根據各部分的共同區域,手動註冊拼接並合併成完整數據。

前期準備
​
1)由於魚鉤黑色且反光,需要在工件表面噴塗一層顯像劑(噴粉)。

2)準備合適的簡易夾具或者橡皮泥等具有固定作用的道具(便於掃描過程中保證魚鉤的固定以獲取準確數據)。
圖片
工件掃描

選用設備
此次採用OKIO 5M工業級3D掃描儀,其擁有500萬像素進口工業相機,掃描精度高達0.005mm;配合先進的藍光光柵掃描技術,有利於避免受外界光線條件的影響,能夠高效獲取魚鉤的高精度三維數據。

掃描方式
由於小型工件無法貼點,我們採用OKIO 5M工業級3D掃描儀搭配自動轉台,在自動轉台上貼標誌點,通過轉台上的背景點進行過渡拼接。

根據魚鉤的形狀,此次掃描分為兩個工程,分別將魚鉤正立和倒立在夾具上,並將夾具放置於貼有標誌點的轉台上,獲取魚鉤正面及反面數據。
圖片

魚鉤兩次掃描數據

數據拼接

尋找共同區域
完成正反兩個工程的掃描後,將兩個掃描數據導入Geomagic ,並進入對齊欄手動註冊命令界面。利用n點註冊模式,在兩個工件共同區域依次按順序點選三個以上的對應點,並在左側操作欄點擊註冊器實現手動拼接。
圖片
整體合併
拼接後形成組,找到合併命令,通過參數設置後合併成整體。
圖片
此類小型不規則物體的掃描,在工件表面難以貼點,導致需分成幾個掃描工程,並將數據進行拼接;同時,在工件表面難以貼點,需將標誌點貼在轉台或別的背景上以進行過渡拼接。掌握了這兩項技巧,獲取小體積工件的高精度3D數據便不在話下。

文章來源: 點擊
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技術貼| 反光、透明和黑色物體對三維數據獲取的影響

4/25/2022

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大部分光學三維掃描儀掃描過程中,
​“光機投射光線到物體表面”與“相機接收物體反射光線“是兩個必不可少的部分。
我們經常說,光學三維掃描儀不能夠直接掃描黑色、
​透明和反光的物體。

在之前的小課堂內容中,也對這個問題的原因和解決方案做過介紹

但是,究其深層次原因,在這篇文章中並沒有展開介紹。 本文,技術工程師Alfred將從原理展開,對於“黑色、
透明和反光物體不能夠直接掃描”這個問題進行分析。

​反光材質

物體之所以看著反光,最基本的原因是物體表面過於光滑,
從而形成了鏡面反射現象。
如下圖

圖片

現在我們用一個小影片來描述一下鏡面反射對掃描的影響。

通過上面的影片,我們了解到掃描儀的兩個相機無法在同一時間獲取到所需的光信號,
​再結合掃描原理,我們不難明白,此時掃描儀無法正常進行掃描。

透明&半透明材質

​網上對於透明的解釋如下:

圖片

我對於透明材質的理解:
​光線照射到物體上不產生反射,且光線穿過物體,少量或部分光線被材質吸收
​(有色玻璃就是除了該種顏色的光外,均被吸收了)。

我們常說,一般的光學三維掃描儀,對於透明和半透明的物體不能夠直接掃描,
都需要使用顯像劑。
透明材質是幾乎沒有任何反射信號,掃描儀無法獲取到足夠光信號。
半透明材質:此處指的不是類似深色玻璃之類材質(深色玻璃仍舊是透明材料,只是透明度略低)。
​
半透明材質的形成原因是在生成材料的過程中,混入了氣泡、雜質等,導致光線傳導路徑混亂,毛玻璃採用的就是類似的原理。

因此,對於半透明物體無法直接掃描的原理見如下影片:

對於半透明材質,有兩個原因導致無法直接掃描:
1、反射光信號過弱導致相機接收到的反射光線不足以完成數據獲取。
​ 2、材料中雜質影響反射光線,雜亂的反射光線導致數據不能正確獲取。

黑色(深色)材質

關於黑色材質,因為對光的吸收,導致反射光源信號太少,
從而無法正常掃描。
但我想從另一個角度去解釋為什麼黑色不能掃描。
順帶大家也能理解為什麼在太陽光下,
我們無法掃描了。
我們知道掃描儀在工作時,
會投射特定結構(例如,黑白間隔的條紋光等)的光到物體上,
相機需要採集這些光投到物體上的形狀變化,
​但如果被掃描的物體是深色物體呢?
如果外界光線太強,影響了黑白條紋呢?

現在我們來看一個影片:

如影片中介紹的:
在強光下,掃描儀的光機投影的黑白光柵在物體表面會受到強光的影響,
從而無法正常標記關鍵點,因此,即使相機接收到了反射光線,
也無法正確的進行數據的處理。

當物體顏色較暗的時候,投射到物體表面的黑白相間的線條,
白色線條部分會被暗色物體吸收一部分光線,
導致黑白線條的反射光區分不明顯,
​從而無法正確的進行關鍵點標記,因此無法正常的掃描。

順便給大家可以看看世上最黑物質Black 2.0

圖片

要是碰上這傢伙,目前的光學掃描儀都無能為力了。

總結
對於反光、透明&半透明、黑色的物體無法直接掃描,
究其原因,都是沒有遵循掃描原理中的一個環節,
即“相機接收到物體的反射光線”,解決以上問題的方案也很簡單粗暴,
只要改變物體的表面屬性,
在表面有一層附著物讓其可以對光機光線進行漫反射從而可以讓相機接收,
​我們一般使用顯像劑來實現物體表面附著。

文章轉錄至
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkyMDIyNzk1Nw==&mid=100000563&idx=6&sn=db71e978a978874a52c2b5fd605a11fe&scene=19#wechat_redirect

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