Druk 3D przeszedł długą drogę od czasu jego powstania, z zastosowaniami obejmującymi różne branże i cele. Niezależnie od tego, czy jesteś entuzjastą tabletów, inżynierem mechanikiem, czy aspirującym hobbystą, druk 3D może naprawdę przenieść cyfrowe pomysły do prawdziwego świata.
Obecnie, wraz z szybkim rozwojem skanowania 3D, wielu entuzjastów podejmuje inicjatywę skanowania rzeczywistych obiektów i przekształcania ich w idealne plany do druku 3D. W tym celu większość użytkowników wykorzystuje fotogrametrię, potężną technikę, która analizuje punkty charakterystyczne – które są unikalnymi identyfikatorami obiektu – w celu wygenerowania szczegółowych obrazów 3D na podstawie zestawu zdjęć wykonanych wokół obiektu. Można to porównać do układania cyfrowych puzzli przy użyciu elementów znajdujących się na każdym zdjęciu.
Fotogrametria to sprawdzona metoda tworzenia dokładnych, cyfrowych odwzorowań 3D rzeczywistych obiektów, która szybko stała się podstawową opcją skanowania 3D. Każda technologia ma jednak swoje ograniczenia.
Ograniczenia fotogrametrii w skanowaniu 3D
Ponieważ fotogrametria analizuje punkty charakterystyczne obiektu w celu utworzenia reprezentacji chmury punktów, zmienność tekstury powierzchni ma zasadnicze znaczenie dla jej skuteczności. Ale co, jeśli skanujesz coś, co jest błyszczące lub odblaskowe, powodując niespójność w punktach charakterystycznych obiektu z powodu zmiennych warunków oświetleniowych? Jak fotogrametria może rozpoznać te ciągle zmieniające się odbicia z różnych perspektyw?
Krótka odpowiedź brzmi: nie może. A przynajmniej nie do końca. Obiekty o błyszczących lub odblaskowych powierzchniach – lub wykonane z przezroczystych lub półprzezroczystych materiałów – są z natury niemożliwe do czystego przetworzenia przez fotogrametrię, ponieważ ich punkty charakterystyczne nie pozostają jednolite.
Stwarza to ograniczenie dla skanowania 3D w ogóle. W końcu po co korzystać ze skanowania 3D, jeśli wiele obiektów, które chcemy zeskanować i wydrukować, jest odblaskowych lub błyszczących? Aby rozwiązać ten problem, firma KIRI Innovations z siedzibą w Shenzhen opracowała unikalną technologię, która działa “inteligentniej” niż fotogrametria: Neuronową Rekonstrukcję Powierzchni.
NSR firmy KIRI Innovations dla błyszczących lub odblaskowych powierzchni
Neural Surface Reconstruction (NSR) to technika wykorzystująca Neural Radiance Fields (NeRF). Metoda ta wykorzystuje sieć neuronową do analizy danych i przedstawienia obrazu obiektu w przestrzeni 3D. Zasadniczo naśladuje funkcjonalny proces ludzkiego mózgu, analizując dane w podobny sposób jak nasze oczy i mózg.
Najnowocześniejsza technologia NSR firmy KIRI Innovations wykorzystuje sieć neuronową (znaną również jako “perceptron wielowarstwowy”) do przewidywania wyglądu obiektu z dowolnego punktu widzenia i kierunku w oparciu o dostępny zestaw nakładających się zdjęć.
Podczas gdy fotogrametria wykorzystuje zestawy zdjęć do tworzenia modeli 3D, podejście KIRI NSR wykorzystuje wideo, aby zapewnić maksymalny zakres nakładających się klatek w celu lepszej identyfikacji obiektu. Jak wspomniano wcześniej, ta “inteligentna” lub “podobna do ludzkiej” analiza obiektów umożliwia skanowanie przedmiotów o błyszczących lub odblaskowych powierzchniach – a rekonstrukcja danych w siatkę powierzchni za pomocą algorytmu neuronowego jest zaskakująco dobra!
Mówiąc nieco bardziej technicznie, technologia NSR wykorzystuje sieć neuronową do generowania i udoskonalania wolumetrycznej reprezentacji sceny przy użyciu kolekcji obrazów źródłowych. Różni się to od podejścia fotogrametrycznego polegającego na przekształcaniu identyfikacji punktów charakterystycznych w system reprezentacji chmury punktów. Wygenerowana w wyniku skanowania NSR reprezentacja wolumetryczna jest jednak wystarczająca do przetworzenia i zrekonstruowania w siatkę 3D. Ta niszowa technologia stanowi realną alternatywę dla fotogrametrii w skanowaniu 3D, uwzględniając obiekty z mniejszą liczbą punktów charakterystycznych – lub które mają błyszczące lub odblaskowe powierzchnie.
Aby dowiedzieć się więcej o tych technicznych cudach, obejrzyj ten film od współzałożyciela i dyrektora generalnego KIRI Innovations, Jacka Wanga.
Oprócz dodania nowego trybu Featureless Object Mode (NSR) do swoich istniejących rozwiązań fotogrametrycznych, KIRI Engine wprowadził również tryb “Object Capture” w swojej najnowszej aktualizacji. Jest to integracja API Object Capture firmy Apple i umożliwia urządzeniom iOS wyposażonym w LiDAR wykonywanie skanów 3D z lokalnym przetwarzaniem. Technologia ta omija proces przesyłania i pobierania konwencjonalnych metod skanowania 3D, umożliwiając użytkownikom uzyskanie dokładnych skanów 3D z niespotykaną dotąd szybkością.
Ponieważ KIRI Innovations dąży do tworzenia przyjaznych cenowo rozwiązań do skanowania 3D, zarówno tryby fotogrametrii, jak i przechwytywania obiektów są bezpłatne! Aby przetestować różnorodność funkcji oferowanych przez KIRI Engine, skorzystaj z poniższych linków do pobrania:
Pobierz KIRI Engine na Androida: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.kiriengine.app
Pobierz KIRI Engine na iOS: https://apps.apple.com/us/app/kiri-engine/id1577127142
Żródło: https://all3dp.com
