Modelowe rozwiązanie

Najnowszą generacją skanerów bezdotykowych są natomiast skanery 3D, które umożliwiają zaawansowaną digitalizację obiektu, np. zabytku, bez naruszania go. Mgr inż. Piotr Kubiś z Centrum Digitalizacji Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu opowiedzieli mi o wykorzystywanych w placówce laserach 3D.

– Skanery stacjonarne wykorzystywane są do cyfryzacji np. budynków, wykorzystuje się je też w otwartym terenie. Głowica skanera sprzężonego z komputerem obracając się wysyła informacje do jednostki o poziomych i pionowych kątach skanowanego obiektu. Wiązka lasera mierzy odległości od urządzenia do obiektu, a komputer oblicza położenie wszystkich punktów na podstawie odpowiednich algorytmów (A).

Jak tłumaczył mgr inż. Kubiś, nałożone na siebie chmury punktów zróżnicowanych kolorystycznie z naziemnego lasera 3D dają informacje o albedo, czyli sile odbicia wiązki lasera od powierzchni skanowanego obiektu. Na ten współczynnik składa się kilka cech, m.in. odległości, czy rodzaj powierzchni skanowanej (B). Często powstaje szum pomiarowy, który jest marginesem błędu. Takie zanieczyszczenia usuwa się ręcznie oraz za pomocą specjalnych algorytmów.

– Po wyczyszczeniu obrazu, pliki można wykorzystać do stworzenia wiernego modelu do digitalizacji oraz przygotowania druku 3D. Tworzy się je poprzez meshowanie, czyli trójkątowanie – łączenie punktów tak, aby powstała powierzchnia z samych trójkątów. Końcowy model uzupełnia się o kolor i teksturę (C).

W przypadku skanera ręcznego 3D, nie stosuje się współczynnika albedo, bo odległości wynoszą zwykle kilkanaście centymetrów. Taki skaner ma dwie nieruchome głowice, które wysyłają wiązki bazując na świetle strukturalnym lub wykorzystując światło zastane (skanery pasywne). Światło w każdym przypadku odbija się od obiektu i wraca do głowicy, przekazując informacje komputerowi o skanowanym obiekcie (D).