اسکنر های سه بعدی قسمت هفتم

مراحل تهیه مدل سه بعدی از داده های لیزر اسکنر

خلاصه

برداشت زمینی ، یکپارچه سازی و ویرایش ، تهیه خروجی های مورد نیاز و اسکنرهای فتولیزری موضوع بحث امروزمون هست


قسمت هفتم
75%

قسمت قبل


تهیه مدل سه بعدی توسط اسکنر لیزری سه بعدی دارای سه مرحله اصلی می باشد.

برداشت زمینی

در این مرحله با استقرار دستگاه در محل های مورد نظر نسبت به جمع آوری اطلاعات (برداشت نقاط) اقدام می شود. بدین منظور، لازم است شبکه نقاط برداشت به گونه ای طراحی شود که هر قسمت از بنا، حداقل از یک استقرار قابل مشاهده باشد. همچنین لازم است به منظور امکان یکپارچه سازی برداشت ها از استقرارهای مختلف، در هر استقرار، عوارضی از دیگر استقرارها نیز مشاهده و برداشت شوند.

(این عوارض می توانند به صورت مصنوعی و با استفاده از تارگت در محل مناسب ایجاد شوند.)

یکپارچه سازی و ویرایش

پس از تکمیل عملیات برداشت، مجموعه ای از ابرهای نقاط به صورت منفرد به دست می آید که لازم است برای داشتن ابر نقاط یکپارچه از کل یک بنا، این ابرهای نقاط با یکدیگر تلفیق شوند. برای تلفیق دو به دوی ابرهای نقاط، یکی از ابرهای نقاط به عنوان پایه در نظر گرفته می شود و ابر نقطه استقرار دیگر به آن متصل می شود.

اتصال دو ابر نقطه به یکدیگر بدون نیاز به اطلاعات تکمیلی (مانند مختصات دو استقرار) قابل انجام است و صرفاً با داشتن حداقل سه نقطه مشترک (بر روی عوارض برداشت شده یا تارگت) قابل انجام است. به عبارتی سیستم مختصات ابرنقطه مبنا به عنوان سیستم مختصات مبنا انتخاب می شود و دومین ابر نقطه با نقاط مشترک به سیستم مختصات ابرنقطه مبنا برده می شود.

این فرایند با توجه به قابلیت نرم افزار مورد استفاده، می تواند برای دو یا چند ابرنقطه مختلف به طور همزمان انجام شود. همچنین در صورتی که موقعیت استقرارها در یک سیستم مختصات مشخص باشد، می توان بدون نقاط مشترک برداشت شده نیز یکپارچه سازی را انجام داد.

پس از تلفیق اطلاعات بایستی ویرایش شوند. ویرایش دارای دو بخش عمده می باشد: حذف اطلاعات اضافه و انتقال اطلاعات به سیستم مختصات مورد نیاز. در برداشت عوارض توسط دستگاه اسکنر لیزری، با توجه به برداشت اتوماتیک نقاط، تقریباً در تمامی برداشتها اطلاعات اضافه نیز برداشت می شوند که علاوه بر افزایش حجم داده ها، در مواردی ممکن است باعث ایجاد خطا در زمان ساخت سطوح ایجاد نماید.

بنابراین لازم است قبل از هرگونه پردازشی برروی داده ها، این نقاط اضافه حذف شوند. با توجه به اینکه برداشت در سیستم مختصات داخلی دستگاه انجام می شود، در مرحله ویرایش اطلاعات بایستی تبدیل سیستم مختصات انجام شود.

برای این کار نیز نیازی به دانستن مختصات ایستگاههای برداشت نمی باشد و صرفاً با دانستن مختصات تعدادی از نقاط (حداقل دو نقطه) عمل تبدیل سیستم مختصات انجام می شود.

پس از کامل شدن فرآیند اسکن، یک گام مهم پیش از تولید مدل سه بعدی آبجکت باقی می ماند و آن تولید شبکه است. فرایند اسکن کردن یک مدل ابر نقطه متراکم و نا­منظم است.

عملیات ایجاد یک مدل از این حجم نقاط شبیه به پازل پیچیده­ای از “نقاط را به هم متصل کن” که در آن نقاط باید برای خلق یک شبکه چند ضلعی به یکیدیگر متصل شوند. بعد از انجام این کار، شبکه چند ضلعی نقص های متعددی همچون مثلث های گم شده  و یا سوراخ دارد. علی رغم اسکنیگ کامل و دقیق، داده ها ممکن است از دست بروند. این مسئله به دلیل حرکت خطی مستقیم اشعه لیزر و عدم توانایی آن در دست یابی به منطق برش یافته از آبجکت اجتناب نا­پذیر است.

اطلاعات بافت و رنگ آبجکت اسکن شده باید در فرآیندی جداگانه به مدل سه بعدی اعمال شود.

به این منظور باید تصاویر رنگی دیجیتال را تهیه کرده و به سطح مدل سه بعدی اختصاص داد.

نرم افزار تصحیح مش

تهیه خروجی های مورد نیاز

پس از برداشت نقاط با تراکم مورد نیاز و یکپارچه سازی ابرهای نقاط ، مدل سه بعدی مجازی بنا کاملاً در دسترس استو می توان کلیه مدل سازی ها و اندازه گیری های مورد نیاز را بر روی آن ها انجام داد. این مدلسازی ها می توانند شامل مثلث بندی و برازش رویه به سطوح، تهیه منحنی میزان، تهیه مقاطع در زوایا و موقعیت های مختلف، تهیه نقشه های بافت و جنس سطوح و … باشند.

یک نمونه اسکنر سه بعدی

اسکنرهای فتولیزری

از خصوصیات منحصربفرد اسکنرهای فتولیزری (مانند Z420i و Z360 که محصول شرکت ریگل REIGL اتریش است) تلفیق فتوگرامتری برد کوتاه با ابر نقاط برداشت شده توسط اسکنر لیزری می باشد که در زمینه مستند­نگاری میراث فرهنگی کاربرد فراوانی دارد.

این شیوه به منظور تهیه نقشه های دقیق خطی از کتیبه ها و سنگ نوشته ها مناسب است. تهیه اورتوفتو از این طریق کاری بسیار ساده بوده و با استفاده از تک عکس می­توان نقشه سه بعدی تهیه کرد.

نحوه برداشت نقاط به این صورت است که ابتدا دستگاه را روی نقطه دلخواه مستقر می نماییم سپس بر طبق اصول ترفیع روی نقاط معلوم رفلکتورهای کاغذی استوانه ای شکل مستقر می کنیم.

در این مرحله بدون نیاز به تراز کردن دستگاه و با انجام تنظیماتی در داخل نرم افزار تمامی نقاط اطراف از جمله رفلکتورها در زمانی کوتاه برداشت می شوند.

رفلکتورها از خاصیت انعکاس بالاتری نسبت به دیگر اجسام برخوردار هستند، لذا در داخل نرم افزار می­توان به راحتی به صورت اتوماتیک تشخیص داد. حال با توجه به اینکه تمامی رفلکتورها دارای مختصات محلی (سیستم مختصات اسکنر) و مبنا (سیستم مختصات WGS84 و یا هر سیستم مختصات مبنای دیگری) هستند، ترانسفورماسیون نقاط لیزری به سیستم مختصات مبنا امکان پذیر است.

انتقال سیستم مختصات اسکنر به سیستم مختصات مبنا به صورت اتوماتیک در نرم افزار RiScan Pro به روش کمترین مربعات انجام می شود.

بدیهی است هر چه تعداد رفلکتورها بیشتر باشد، درجه آزادی بالاتر و دقت این ترانسفورماسیون نیز بالاتر می رود. به همین ترتیب تمامی نقاط برداشت شده از ایستگاه های مختلف زمین مرجع می شوند.

روش کار بدین صورت است که بعد از اتمام برداشت نقاط توسط لیزر اسکنر دوربینی که روی اسکنر نصب شده است شروع به تصویربرداری کرده و سپس در داخل نرم­افزار RiScan Pro تصاویر با ابر نقاط تلفیق شده و نقاط رنگ طبیعی به خود می گیرند.

البته ایجاد تناظر یک به یک و ارتباط هر نقطه لیزری با پیکسل متناظر آن در تصویر بعد از انحام کالیبراسیون دوربین عکسبرداری و کالیبراسیون سخت افزاری بر روی اسکنر صورت می پذیرد. در نرم افزارهایی همچون PHIDIAS می توان ابر نقاط و تصاویر را با هم وارد نرم افزار نمود و بدون نیاز به انجام توجیهات داخلی، نسبی و مطلق کار پردازش و تبدیل را انجام می داد.

بعد از وارد کردن نقاط لیزری و تصاویر به داخل نرم افزار رویه ای سه بعدی روی نقاط لیزری، که با تصویر تلفیق شده اند، برازش داده می شود.

سپس با حرکت ماوس می­توان بردارهای سه بعدی روی تصویر ترسیم نمود. در واقع ماوس روی تصویر حرکت نمی کند بلکه بر روی رویه برازش داده شده بر نقاط لیزری حرکت می کند. با توجه به اینکه نقاط توسط لیزر اسکنر به صورت نا­منظم برداشت می شوند تشخیص لبه اجسام صرفا از طریق نقاط لیزری امکان پذیر نمی باشد ولی با تلفیق عکس به راحتی می­توان لبه ها را نیز ترسیم نمود.

اسکنر زمینی

قسمت بعدی


https://t.me/print3d98/23
میزان توصیه این مطلب به هوادارن
8.3/10
0
تعداد بازدید هفته قبل