Python хэл дээрх бүтэцтэй гэрэл ба стерео хараанд суурилсан DIY 3D сканнер: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэхүү 3D сканнерыг видео проектор, вэбкамер гэх мэт ердийн өртөг багатай материалаар хийсэн болно. Хөнгөн бүтэцтэй 3D сканнер бол объектын гурван хэмжээст хэлбэрийг төлөвлөсөн гэрлийн загвар, камерын систем ашиглан хэмжих 3D сканнер төхөөрөмж юм. Програм хангамжийг питон хэлээр бүтээсэн гэрэл, стерео алсын хараанд үндэслэн боловсруулсан болно.

Гурван хэмжээст хэлбэртэй гадаргуу дээр нарийхан туяа тусгах нь гэрэлтүүлгийн шугамыг бий болгодог бөгөөд энэ нь проектороос өөр өнцгөөс гажсан мэт харагддаг бөгөөд үүнийг гадаргуугийн хэлбэрийг яг геометрийн сэргээн босгоход ашиглаж болно. Хөндлөн ба босоо гэрлийн туузыг объектын гадаргуу дээр тусгаж, дараа нь хоёр вэбкамераар дардаг.

Алхам 1: Танилцуулга

Автомат 3D олж авах төхөөрөмжүүд (ихэвчлэн 3D сканнер гэж нэрлэдэг) нь бодит 3D объектуудын өндөр нарийвчлалтай загварыг зардал, цаг хэмнэлттэйгээр бүтээх боломжийг олгодог. Гүйцэтгэлийг нь батлахын тулд бид тоглоомыг сканнердахдаа энэ технологийг туршиж үзсэн. Тодорхой хэрэгцээ шаардлага нь: дунд зэргийн өндөр нарийвчлалтай, ашиглахад хялбар, сканнердах төхөөрөмжийн боломжийн өртөг, хэлбэр, өнгөний өгөгдлийг өөрөө бүртгүүлэх, эцэст нь оператор болон сканнердсан объектын ашиглалтын аюулгүй байдал юм. Эдгээр шаардлагын дагуу бид бүтэцтэй гэрэлд суурилсан хямд үнэтэй 3D сканнерыг бүтээсэн бөгөөд энэ нь өнгөт туузны хэв маягийн олон талын аргыг ашигладаг. Бид сканнерын архитектур, нэвтрүүлсэн програм хангамжийн технологи, тоглоомыг 3D хэлбэрээр олж авах төсөлд ашиглах анхны үр дүнг танилцуулж байна.

Хямд өртөгтэй сканнерынхаа дизайны хувьд бид ялгаруулагч төхөөрөмжийг видео проектор ашиглан хэрэгжүүлэхээр шийдсэн. Үүний шалтгаан нь энэ төхөөрөмжийн уян хатан байдал (ямар ч төрлийн гэрлийн загварыг туршиж үзэх боломжийг олгодог), өргөн хүртээмжтэй байдал байв. Мэдрэгч нь захиалгат төхөөрөмж, стандарт дижитал камер эсвэл вэб камер байж болно. Энэ нь өндөр чанартай өнгө авах (өөрөөр хэлбэл өндөр динамик хүрээг олж авах), магадгүй өндөр нарийвчлалтай байх ёстой.

Алхам 2: Програм хангамж

Python хэлийг гурван шалтгаанаар програмчлахад ашигладаг байсан бөгөөд нэгийг нь сурахад хялбар, хоёр нь OPENCV -ийг зурагтай холбоотой горимд ашиглах боломжтой, гурван хэлийг өөр өөр үйлдлийн системд зөөвөрлөдөг тул та энэ програмыг Windows, MAC, Linux дээр ашиглах боломжтой. Та мөн програм хангамжийг төрөл бүрийн камер (вэб камер, SLR эсвэл үйлдвэрийн камер) эсвэл 1024X768 нарийвчлалтай проектортой ашиглахаар тохируулж болно. Хоёроос илүү нарийвчлалтай камер ашиглах нь дээр. Би гүйцэтгэлийг гурван өөр тохиргоонд туршиж үзсэн бөгөөд эхнийх нь хоёр зэрэгцээ Microsoft вэбкамерын кино, жижиг зөөврийн проектортой, хоёрдугаарт, бие биенээ 15 градус эргүүлсэн хоёр камертай кино камертай, Infocus проектортой, сүүлчийн тохиргоо нь logitech вэб камертай байсан. болон Infocus проектор. Объектын гадаргуугийн үүлийг авахын тулд бид таван алхамаар явах ёстой.

1. "SL3DS1.projcapt.py" гэсэн хоёр камераас саарал хэв маягийг төсөөлж, зураг авах.

2. Камер тус бүрийн 42 зургийг боловсруулж, "SL3DS2.procimages.py" цэгийн кодыг авах.

2. "SL3DS3.adjustthresh.py" боловсруулах талбайн маскыг сонгох босгыг тохируулж байна.

4. "SL3DS4.calcpxpy.py" камер тус бүрээс ижил төстэй цэгүүдийг олж хадгална уу.

5 "SL3DS5.calcxyz.py" цэгийн үүлний X, Y, Z координатыг тооцоол.

Гаралт нь объектын гадаргуу дээрх цэгүүдийн өнгө, координат бүхий PLY файл юм. Та PLY файлуудыг Autodesk бүтээгдэхүүн гэх мэт CAD програм хангамж эсвэл Meshlab гэх мэт нээлттэй эхийн програм хангамжаар нээж болно.

www.autodesk.com/products/personal-design-a…

Эдгээр Python програмуудыг ажиллуулахын тулд Python 2.7, OPENCV модуль болон NUMPY -ийг суулгасан байх ёстой. Би мөн TKINTER дээрх энэ програм хангамжийн GUI -ийг боловсруулсан бөгөөд та үүнийг хоёр дээжийн өгөгдлийн багцын зургаа дахь алхамаас олж болно. Та энэ сэдвээр нэмэлт мэдээллийг дараах вэбсайтуудаас авах боломжтой.

docs.opencv.org/modules/calib3d/doc/camera_…

docs.opencv.org/modules/highgui/doc/reading…

www.3dunderworld.org/software/

arxiv.org/pdf/1406.6595v1.pdf

mesh.brown.edu/byo3d/index.html

www.opticsinfobase.org/aop/fulltext.cfm?uri…

hera.inf-cv.uni-jena.de:6680/pdf/Brauer-Bur…

Алхам 3: Тоног төхөөрөмжийн тохиргоо

Техник хангамж нь дараахь зүйлээс бүрдэнэ.

1. Хоёр вэб камер (Logitech C920C)

2. Infocus LP330 проектор

3. Камер, проекторын тавиур (3 мм нийлэг хавтан, лазер таслагчаар 6 мм HDF модоор хийсэн)

Зөөврийн компьютер шиг хоёр видео гаралттай компьютерт хоёр камер, проекторыг холбох ёстой бөгөөд проекторын дэлгэцийг үндсэн цонхны ширээний өргөтгөл болгон тохируулах ёстой. Энд та камер, проектор, индэрийн зургийг харж болно. Зүсэхэд бэлэн байгаа зургийн файлыг SVG форматаар хавсаргасан болно.

Проектор нь Infocus LP330 (1024X768 төрөлхийн нарийвчлалтай) бөгөөд дараах үзүүлэлтүүдтэй байна. Гэрэлтүүлэг: 650 люмен өнгөт гэрлийн гаралт: ** тодосгогч (бүрэн асаах/унтраах): 400: 1 авто цахилдаг: төрөлхийн нарийвчлалгүй: 1024x768 харьцааны харьцаа: 4: 3 (XGA) Видео горимууд: ** Мэдээллийн горим: MAX 1024x768 Хамгийн их хүч: 200 Ватт Хүчдэл: 100V - 240V Хэмжээ (см) (HxWxD): 6 x 22 x 25 Жин: 2.2 кг Дэнлүүний амьдрал (Бүрэн хүч): 1, 000 цаг Дэнлүүний төрөл: UHPL Лампны хүч: 120 ватт чийдэнгийн тоо: 1 Дэлгэцийн төрөл: 2 см DLP (1) Стандарт томруулалтын линз: 1.25: 1 Фокус: Гараар шидэх зай (м): 1.5 - 30.5 Зургийн хэмжээ (см): 76 - 1971

Энэхүү видео проектор нь сканнердах объект дээр бүтэцтэй гэрлийн загварыг гаргахад хэрэглэгддэг. Бүтцийн загвар нь өгөгдлийн файл дээр хадгалагдсан босоо ба хэвтээ цагаан гэрлийн зурвасуудаас бүрдэх бөгөөд вэбкамерууд нь гажуудсан туузыг авдаг.

Фокус, тод байдал, нарийвчлал, зургийн чанарыг тохируулах шаардлагатай байдаг тул програмыг хянах боломжтой камеруудыг ашиглах нь дээр. Брэнд тус бүрээр хангагдсан SDK бүхий DSLR камерыг ашиглах боломжтой.

Түүний дэмжлэгтэйгээр угсралт, туршилтыг Копенгаген Фаблаб хотод хийсэн.

Алхам 4: Сканнер ашиглан туршилт хийх

Системийг туршихын тулд загасны тоглоом ашигласан бөгөөд та авсан зургийг харж болно. Бүх авсан файл, гаралтын цэгийн үүл хавсаргасан файлд багтсан болно.

Та PLY цэгийн үүл файлыг Meshlab ашиглан нээж болно.

meshlab.sourceforge.net/

Алхам 5: Бусад хайлтын үр дүн

Эндээс та хүний нүүрний скан болон хананы 3d сканыг харж болно. Дүгнэлт эсвэл зургийн үр дүн буруу байгаагаас шалтгаалан зарим нэг гажсан цэгүүд үргэлж байдаг.

Алхам 6: 3D сканнер GUI

3d сканнердах програм хангамжийг туршихын тулд энэ алхам дээр би хоёр өгөгдлийн багцыг нэмж оруулав: нэг нь загасыг сканнердах, нөгөө нь нарийвчлалыг харахын тулд онгоцны хана юм. ZIP файлуудыг нээгээд SL3DGUI.py -ийг ажиллуулна уу. Суулгахын тулд 2 -р алхамыг шалгаарай. Бүх эх кодыг эндээс ирсэн имэйл хайрцагт илгээнэ үү.

3d скан хийх хэсгийг ашиглахын тулд та хоёр камер, проектор суурилуулах шаардлагатай боловч бусад хэсгүүдийн хувьд товчлуур дээр дарна уу. Сорьцын өгөгдлийг туршихын тулд эхлээд процесс, дараа нь босго, стерео тохируулга, эцэст нь цэгийн үүл дээр дарна уу. Цэгийн үүлийг харахын тулд Meshlab -ийг суулгаарай.

meshlab.sourceforge.net/