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德国科学家开发出传送带式高速3D扫描系统

日期:2015/12/02浏览:71026分享3D的世界:


     近日,Fraunhofer计算机图形研究所(Fraunhofer IGD)的研究人员开发出了一种流水线式的3D扫描系统CultLab3D,可以快速、方便地数字化3D对象。研究人员希望能够通过这一系统促进博物馆和其它地方收藏文物的大规模数字化。



         数字化保存是维持我们文化历史的最重要方法之一。如果没有它,很多珍贵的历史文献、文物和资料都将没有办法保护。在我们使用2D扫描将历史文献大规模数字化以前,一个简单的事故就有可能永远抹去一段历史。

         但是相对于平面形式的历史文献、资料,以实体形式纯在的文物古迹的数字化就更为麻烦一点,简单的拍照并不能满足完整保存的要,现在比较通用的是使用3D扫描设备对其进行3D扫描、建模。但是其中的问题在于现有的3D扫描设备,尤其是高精度3D扫描设备,扫描速度非常慢,效率比较低。

       为此,世界领先的计算机视觉应用研究机构Fraunhofer IGD就开发出了这种高速3D扫描系统CultLab3D,与我们的手持或者静止的3D扫描设备不同的是,CultLab3D系统更像一条流水线,它用一条6米长的传送带精确传送被扫描对象。

        任何实体对象,只要其尺寸在60厘米见方之内,重量不超过50公斤,均可装上传送带,然后向前移动通过一对同心弧状结构的大型成像装置,由其对目标从各顾各角度扫描。一个弧状结构上安装了9台照相机,而另外一个结构则负责投影高质量的环形光带。最终,该系统利用捕获的7000张图像来生成精细的3D模型。当扫描对象走完传送过程之后,机械手还会拿一个更加精细的3D扫描仪进行补扫,填补在传送带上丢掉的细节。整个过程只需十分钟,CultLab3D扫描系统就可以以毫米级的精度完成对实体对象的完整3D扫描,与传统的3D扫描方法相比,成本大大降低。由于它可以进行现场扫描,因此成本最高可降低30被。整个扫描的十分钟时间包括了完整的几何和纹理捕获,以及规模和颜色校准。




        尤为引人注目的是,这种虚拟模型不但在外貌上与其复制对象完全相同,其表面还能够与原品同样的方式吸收和反射光线。“反光质量是指一种材料的光学特性。”Fraunhofer IGD的文化遗产数字化研究中心负责人Pedro Santos称。“如果你拿着一种矿物质,正对着它照射,它表面某个点上可能是红的,但是如果移动光源,它可能又变蓝了。这种表面的照片一张显然不够,您需要获得每个可能的光线反射的数据。”

        这些3D扫描结果可以存档,并供博物馆根据需要进行应用,比如可将其3D模型上传到网站上,使公众能够远程浏览历史文物。高质量的3D扫描甚至可以用3D打印制作出文物的精细复制品。




        目前研究人员有意将他们开发的这个CultLab3D扫描系统提供给当前的数字化服务提供商、博物馆以及其他对此感兴趣的机构。目前其原型系统已经在Granada举行的Digital Heritage 2015大会(9月28—10月2日)上进行了成功的展示。预计商业化的产品将会部分或者全部在明年推出。 Fraunhofer IGD下一步还计划将CultLab3D技术小型化,安装在小型的飞行机器人身上,使其可以高质量地3D扫描较大的物体、甚至历史建筑等。




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