第四章、物件掃瞄

在開始之前

當您開始使用掃瞄功能之前,讓我們先來認識 FLUX Studio 掃瞄工具的相關定義。

品質

在這邊您可以設定掃瞄品質。

校正

掃瞄前進行校正按鈕。請按照 FLUX Studio 的指示進行效正工作。

 

點雲的掃描原理

點雲掃描的原理,是電腦透過有打雷射跟沒打雷射的照片相減,得出掃描紅線,並計算出物件表面在空間中相對的位置。紅線越清楚,則掃描點雲的效果越好。

有雷射 無雷射 相減


如果掃描過程中,畫面有雷射開關以外的變化(人員走過的陰影、燈光開關等等),則會造成紅線的誤判,進一步產生掃描中的雜點,這時候可能就要重新掃描。

 

準備工作

如下圖,先將掃瞄鏡頭拉出直至最底端發出固定聲。

 

進行掃瞄前,如下圖將校正工具插入旋轉盤的凹槽中,並遵照FLUX Studio指示進行校正。

 

 

使用步驟

步驟一:

校正完成後,將欲掃瞄之物件放置於旋轉平台中央,請注意,掃瞄工作時不需使用金屬底板。

步驟二:

確認光源配置適合掃描,最適合的環境為背光環境。紅線越清楚,則掃描點雲的效果越好。當環境光源過度明亮或太暗時,紅線可能會不清楚,或是太模糊,如下圖所示。

(1) 光線太暗:

(2) 光線太亮:

(3) 背光環境

 

步驟三:

確認光源後,放置後物件後啟動掃瞄工作,如果有出現雜點過多的情形,請參考以上光線環境配置,或確認是否有陰影產生

 

步驟四: 

掃瞄完後,您可以將點雲存檔分享給朋友,或是將點雲轉換成模型。目前 FLUX Studio 的點雲的轉換即將切換使用 Meshlab 的演算法,尚未整合前,使用者可以透過 FLUX Studio 的功能 - 選取點雲後,將點雲「輸出成 ASC」 ,並透過 Meshlab 這套軟體進行點雲與模型間的轉換。 Meshlab 官網載點

 

以下是詳細的操作說明:

1. 打開 Meshlab,並開啟圖層顯示

 

2. 將 ASC 檔案拖曳至視窗,並且取消打勾 Grid Triangulation (很重要!)

3. 預覽點雲圖檔

接下來轉換步驟有四,照著做即可!

4. 轉換步驟一、進行取樣(減少無效噪點)

選取功能表中的 Filters > Sampling > Cluster Vertex Subsampling, 在 perc on 的地方輸入 0.8,並按 Apply (畫面上不會有特別變化)

5. 轉換步驟二:計算表面法向量

選取功能表中的 Filters > Point Set > Compute normals for point sets,Neighbor num 輸入 12,然後 Smooth Iteration 輸入 1,按 Apply (畫面上一樣不會有特別變化)。

6. 轉換步驟三:表面重建

選取功能表中的 Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Surface Reconstruction: Poisson,Octree Depth, Solver Divide 輸入 13, Samples Per Node 輸入 1, Surface Offset 輸入 0.7,並按下 Apply。

這幾個參數值得簡單介紹:

  • Octree Depth, Solver Divide: 代表的是表面重建的精度,輸入的數值越大,轉換出來會越接近點雲的樣子,但相對運算的久,一般電腦建議輸入 12 ~ 13 為最佳值
  • Samples Per Node: 重建表面最小所需的點的數量,輸入 1 表面較粗糙,但細節較多,輸入 2 表面較光滑(適用於噪點較多的模型)
  • Surface offset: 點雲轉成模型時內縮的距離,當轉換出現非常奇怪且沒有封閉的曲面時,可以試著稍微增加這個數值一點(大概 +0.1)

 

7. 轉換步驟四:表面反轉

經過 Poisson 轉換後,可以選取功能列上面的 Flat 來檢視 3D 模型。

但有時候發現會一團黑,是因為 Meshlab 有時候將物體的中心計算在物體外,導致表面是相反的,這時候請選取功能表中的 Normals, Curvatures and Orientation, Invert Face Orientation,打勾 Force Flip 並按下 Apply,就可以看到轉換後的模型了。

 

 

若您對此模型有興趣,我們在附件裡放置了轉換後的檔案

 

8. 大功告成

追求更好的掃描效果,可以試試看更長時間的掃描,或是透過不同角度與位置的掃描將其點雲合併後進行點雲與模型間的轉換。現在,您可以透過選取功能表 File > Export Mesh As...輸出 stl 檔案,進行後製,或使用 FLUX Delta 列印。

 

 成果 (中間為原模型,左右兩側為 FLUX Delta 列印成品):

 

補充:

使用 高品質 ~20 分鐘掃描結果的截圖:

 

9. 關於後製

網路上有個工具叫做 SculptGL (http://stephaneginier.com/sculptgl/ ), 似 ZBrush 的介面、完全免費,可以對 3D 模型做類似雕刻的處理 

 

 

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