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manuale_utente:scansione_senza_fondale

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Scansione senza fondale

Dalla versione 2.2 di DAVID è possibile scannerizzare senza il fondale ad angolo (i due pannelli)! Però, così facendo, non è più possibile muovere il laser a mano, ma si rende necessario un sistema di motorizzazione (generalmente un piccolo motore elettrico). Ovvero bisogna poter replicare esattamente lo stesso movimento del laser.

Vantaggi

  • Ora è possibile scannerizzare oggetti che non è possibile posizionare davanti ai pannelli di calibrazione, ad esempio come oggetti molto grandi o inamovibili (fissati a muri e pavimenti).
  • È possibile posizionare la telecamera vicino all’oggetto/i in quanto non vi è più l’ingombro dei pannelli ne la necessità di doverli vedere in scena durante la scansione. Questo rende più agevole l’acquisizione di piccoli dettagli.
  • Costruendosi uno scanner in cui telecamera e laser (collegato ad un piccolo ed economico motore) siano posizionati e fissati ad una distanza stabilita (ad esempio saldamente vincolati ad un unico elemento rigido) ed utilizzando un PC portatile, è ora possibile calibrare il proprio scanner “a casa” (in condizioni ottimali senza problemi di maneggevolezza ed ingombro) e successivamente scannerizzare ciò che si desidera là dove si vuole, spostandosi liberamente senza la preoccupazione della calibrazione. Calibrando soltanto la prima volta, è ora possibile rendere molto più trasportabile lo scanner DAVID.

Svantaggi

  • È necessario costruirsi o comprare un sistema di controllo del movimento per il laser (che consenta un movimento di traslazione lineare o di rotazione) con il quale ripetere il movimento del laser in modo preciso. Non è più possibile, senza i pannelli in scena, scannerizzare a mano (n.d. Mattia: è possibile anche sostituire il laser con un proiettore collegato al PC; in questo modo, proiettando l’animazione di una linea su sfondo nero, sarà possibile ottenere un preciso movimento di traslazione lineare).
  • È necessario prestare molta attenzione alla “sincronizzazione” della posizione iniziale del laser (argomento trattato in seguito).

Procedura fondamentale

  1. Calibrare la telecamera come di consueto (vedere il manuale base di David).
  2. Eseguire una scansione in modalità “Referenza” CON i pannelli ancora in scena (con o senza l’oggetto in scena).
  3. Successivamente è possibile eseguire tutte le scansioni desiderate in modalità “Ripetizione” SENZA i pannelli.

Requisiti

  1. Il movimento del laser deve essere uniforme e costante.
  2. Durante la modalità “Ripetizione”, il movimento del laser deve essere esattamente lo stesso di quello avvenuto nella modalità “Referenza”, compresi:
    • Tipologia di movimento (traslazione lineare o rotazione)
    • Posizione iniziale del laser (vedere in seguito)
    • Per la rotazione del laser: medesimo asse di rotazione, medesima velocità di rotazione e medesima direzione
    • Per lo spostamento lineare del laser: medesima velocità e direzione
  3. Tra la fase “Referenza” e “Ripetizione” non bisogna modificare:
    • Posizione reciproca tra telecamera e laser;
    • Lunghezza focale della telecamera e/o condizioni dell’ottica.

Come funziona DAVID

screenshot_software_motor_driven_laser_it.jpg

  1. Attivare, in “Parametri Avanzati”: Laserscanner – LaserPlaneCalculation – LaserMotionEstimation – Enabled” e in basso, nel riquadro “Value” cambiare “False” con “True” e cliccare il pulsante “Set” sulla destra, infine cliccare “Close”.
  2. Ora saranno disponibili, nella finestra “3D Laser scanner – 1.Iniziare la scansione” le voci “Laser motorizzato: Referenza e Ripetizione”.
    • Scegliere “Referenza” e cliccare “Inizia”: questo avvierà l’analisi della posizione del movimento del laser, determinandone i suoi parametri (tipologia di movimento, velocità, direzione, etc.). A passaggio del laser compiuto premere “Pausa” (apparirà un messaggio di confermata rilevazione del movimento laser).
    • Al termine premere il pulsante “Cancella”. Questo non solo eliminerà gli inutili ed eventuali punti scannerizzati ma comunicherà a DAVID che una fase è conclusa e che si è pronti per la fase successiva, per un nuovo movimento del laser.
    • Scegliere “Ripetizione” e successivamente ”Inizia” per eseguire la scannerizzazione vera e propria con lo stesso movimento del laser. DAVID non cercherà di analizzare ne la linea laser ne i pannelli, dando per scontato che tutto sia rimasto invariato rispetto alla fase precedente “Referenza”, con la stessa posizione del laser e condizioni invariate.
  3. Quando DAVID verrà chiuso, verrà automaticamente salvato un file contenete i dati analizzati nella fase “Referenza” (laser_motion.xml). In questo modo, le volte successive basterà iniziare direttamente con la fase “Ripetizione” e scannerizzare fin da subito, a patto che non siano state apportate modifiche al vostro scanner.

“Sincronizzazione” ovvero la posizione iniziale del laser

Dal punto di vista di DAVID, il movimento del laser inizia sempre nella stessa posizione, tutte le volte! Questa posizione, nello spazio tridimensionale, viene qui chiamato posizione iniziale del laser. Se ciò non avvenisse, la scansioni risulterebbero distorte (o comunque risulteranno quantomeno bizzarre).

Come fa DAVID a determinare tempo e posizione iniziale del laser?

Non ha nessuna importanza il momento in cui cliccate su “Inizia” perché DAVID non avvia nessuna procedura, ma semplicemente attende che la linea luminosa sia visibile nella videata. Soltanto quando DAVID vede la luce laser per la prima volta (primo pixel illuminato dalla linea luminosa) determina la posizione iniziale del laser! Questo avviene sia nella fase “Referenza” che nella fase “Ripetizione”.

Questo significa che bisogna essere sicuri che:

  • La posizione iniziale del laser …
  • … (ovvero la posizione del laser
  • nel momento in cui DAVID vede per la prima volta la luce laser) …
  • … sia identica …
  • … dalla fase di “Referenza” a quella di “Ripetizione”.

Vi sono due possibilità differenti per ottenere questa essenziale condizione:

  1. Che il laser sia acceso prima di entrare nella ripresa video (al di fuori del campo visivo della telecamera) e successivamente muoverlo fino ad un punto prestabilito, visibile in scena (procedura non consigliata).
  2. Che il laser sia acceso direttamente nella posizione iniziale, immediatamente visibile in scena.

Nel caso 1 la luce laser sarà visibile nell’inquadratura (nella fase di “Ripetizione” in momenti e posizioni differenti rispetto alla fase “Referenza”) a seconda della tipologia e posizione dell’oggetto da scannerizzare. Per questo la procedura può funzionare ma non è consigliata.

Nel caso 2 bisogna essere sicuri che vi sia qualcosa in scena che venga immediatamente illuminato dalla luce laser. Inoltre bisognerebbe fare in modo che la luce laser sia visibile soltanto quando il motore che muove il laser abbia raggiunto la sua velocità costante (n.d.Mattia: la maggior parte dei motori elettrici iniziano il loro movimento ad una velocità diversa da quella raggiunta nella successiva fase di stabilizzazione – questo problema è ovviamente sorpassato se si usa un proiettore che proietti una linea luminosa in movimento).

Risoluzione dei problemi

Problemi durante la scansione "Referenza"

Se ho un movimento di rotazione del laser e DAVID rileva un movimento lineare.

Probabilmente la scansione Referenza è stata troppo breve. DAVID distingue la rotazione dal movimento lineare calcolando l'angolo tra il primo piano laser rilevato e l'ultimo. Il valore di soglia è dato dalla voce AngleThreshold nella finestra dei ParametriAvanzati. La scansione di Referenza dovrebbe essere la più lunga possibile (non coprendo solo una piccola porzione della ripresa video) per poter ottenere una precisa rilevazione del movimento del laser.

DAVID mostra il messaggio "No regular laser motion detected - Nessun movimento del laser corretto rilevato".

Quando si clicca il pulsante “Pausa” alla fine della vostra scansione di Referenza, DAVID cerca di determinare se i parametri di stima del movimento laser sono accettabili. Questo avviene attraverso la comparazione delle posizioni dei piani laser misurati con le posizioni di dove dovrebbero essere secondo i parametri stimati. Esistono due semplici soglie per distinguere tra piani laser misurati e stimati:

  • Distanza media tra piani laser misurati e stimati (distanza dei piani dove intersecano l'asse Y)
  • Angolo medio tra piani laser misurati e stimati

Se si avvia DAVID nella modalità “Debug Mode” (Chiudere DAVID, Aprire il file config.xml con un editor di testo, modificare il valore della voce DEBUG da 0 a 1, salvare, riavviare DAVID), la finestra di testo che apparirà, fornirà maggiori informazioni in merito a quale/i proprietà della stima del movimento laser non viene/vengono soddisfatto/e. Inoltre è possibile attivare, in ParametriAvanzati, la funzione ShowEstimationIn3D cambiando il valore in True, rendendo visibili i piani laser nella finestra di visualizzazione 3D.

Entrambe i valori di soglia possono essere cambiati sempre nei ParametriAvanzati (MaxAvrgDistError e MaxAvrgNormalError) , ma piuttosto che aumentare le soglie, sarebbe meglio migliorare le vostre impostazioni e assetto dell'intera struttura di scansione!

Problemi durante la scansione "Ripetizione"

Scansioni ondulate

Probabilmente il vostro laser non si muove in modo uniforme, con movimento continuo e velocità costante.

Scansioni distorte, curvate (es.: superfici dritte appaiono torte).

Possibili cause:

  • DAVID non sta iniziando dalla corretta posizione iniziale del laser (vedere “Sincronizzazione”, nei paragrafi sopra)
  • La velocità del laser è differente da quella rilevata durante la scansione di Referenza.
  • La posizione reciproca tra telecamera e laser (o vice versa) è stata cambiata dall'ultima scansione di Referenza.

Come posso sapere se la mia "scansione senza pannelli" è corretta e precisa?

  1. Eseguire una scansione di Referenza con il fondale (pannelli di calibrazione) e con un oggetto in scena. Prima di cancellarla, salvarla e/o passare a ShapeFusion per conservarla in memoria.
  2. Cliccare “Cancella”.
  3. Non togliere i pannelli e non muovere l'oggetto.
  4. Eseguire una scansione di Ripetizione; i pannelli di calibrazione (fondale) dovrebbero essere scannerizzati correttamente.
  5. Salvare la scansione e/o passare a ShapeFusion.
  6. Cliccare su “Mostra 3D”.

Ora è possibile usare ShapeFusion per confontare il risultato della scansione Referenza con quello di Ripetizione. Teoricamente dovrebbero essere coincidenti.

Inoltre, nella finestra 3D della pagina di scansione, è possibile controllare l'esattezza dei pannelli di calibrazione (scannerizzati durante la fase di Ripetizione) sovrapporsi esattamente alla griglia mostrata nella finestra di visualizzazione 3D, come visibile nelle immagini seguenti:

scanning_without_background_fits1.jpgscanning_without_background_fits2.jpg

Non dovrebbero essere così:

scanning_without_background_fits_not.jpg

Ecco un altro esempio di ciò che potrebbe accadere quando il movimento del laser e/o l'iniziale posizione del laser non siano ripetute in modo perfettamente uguale. L'immagine mostra diverse scansioni di uno stesso pezzo di legno, dritto; alcune scansioni mostrano l'effetto di errori aggiunti volontariemente, per meglio chiarire quanto sopra enunciato:

scanning_without_background_errors.jpg

Verde: scansione di Referenza - Giallo: scansione di Ripetizione senza fondale, leggermente impreciso - Blu: scansione di Ripetizione , deliberato scostamento dalla corretta posizione iniziale del laser (circa 1 cm, 1 secondo) - Viola (destra): come il blu, ma scostamento di 5 cm - Rosa (sinistra): scansione di Ripetizione, corretta posizione iniziale del laser, ma con velocità dimezzata rispetto alla scansione di Referenza.

Disclaimer

La seguente è una traduzione in lingua italiana del documento originale reperibile qui http://www.david-laserscanner.com/wiki/user_manual/scanning_without_background. Il sottoscritto Mattia Mercante si prende tutte le responsabilità per eventuali inesattezze ed omissioni rispetto al testo originale. Vi prego di segnalarmi gli errori di traduzione presso mattia.mercante@gmail.com, al fine di correggere il testo e migliorare il servizio.

manuale_utente/scansione_senza_fondale.txt · Last modified: 2013/07/31 23:29 (external edit)