Ученые улучшили алгоритм сканирования трехмерных предметов

3d-scanning-device1

Новый метод профилометрии позволит строить трехмерные модели предметов произвольной формы.

ur8eUCAEz0o1

Изображение: препринт

Ученые из мексиканского Центра оптических исследований создали метод, позволяющий получать трехмерную модель любого предмета при помощи одной-единственной фотокамеры. Их подход является улучшением широко известного метода Такеды 1983 года. В настоящий момент доступен препринт работы.

Для построения трехмерной модели объекта при наличии единственной камеры в оригинальном подходе Такеды используются снимки с разных ракурсов объекта, освещенного чередующимися светлыми и темными полосами. По характеру того, как полосы ложатся на поверхность предмета, при помощи преобразования Фурье можно построить трехмерную модель.

gsqjtTc3jI41

Схема эксперимента. Изображение: препринт

Ограничением исходного метода было то, что полости и разрывы в структуре объекта препятствовали созданию модели, так как характер полос света на них уже не позволял присвоить ему в соответствие единственную трехмерную поверхность. Авторы работы предложили обойти ограничение, использовав в качестве «сырого» снимка сумму двух фотографий при освещении предмета сначала с одной, потом с другой стороны под одним и тем же углом.

Такой подход позволяет математически взаимоуничтожить эффекты от теней, которые возникают на поверхностях со сложной геометрией. Суммированный сигнал дальше обрабатывается так же, как и в классическом методе: объект фотографируется с нескольких ракурсов так, чтобы охватить весь спектр в 360 градусов, затем запускается алгоритм, «соединяющий информацию от отдельных кадров».

BV-1zS1CNYU1

Готовая трехмерная модель. Изображение: препринт

Авторы протестировали свой улучшенный метод на человеческом черепе. Его модель невозможно было бы построить, пользуясь оригинальным методом, но вполне успешно удалось создать при помощи модифицированного алгоритма.