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(=> DAVID 3.x User Manual)

This is a free translation of an old version of the User Manual written by Sven Molkenstruck and Simon Winkelbach. For the translation, we must show gratitude to Akiko Nishimura, for her patience and kindness. For any problems, questions and suggestions, please contact Mattia Mercante at mattia.mercante@gmail.com.

DAVIDとは DAVID は、レーザーを使用した走査(スキャニング)を目的とする、フリーウェアのソフトウェアです。必要な備品は、パーソナルコンピューター、ヴィデオカメラ(ウェブカムまたはデジタルヴィデオカメラ)、測定のための角の背景、対象物にラインを投射するためのレーザーで、全て低コストで揃えることができます。DAVIDはドイツ、ブラウンシュウェイグ工業大学付属機関である、Robotics and Process Controlの情報科学者シモン・ヴィンケルバッハ教授とズヴェン・モルケンストゥルック教授によって、発明されました。このプロジェクトは、ドイツ構造認識協会(DAGM, Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung)において発表されました。スキャニングする目的の対象物を、ある部屋の角、または完全に90۫の角をなす二つのパネルの前に位置づけます。デジタルカメラを対象に向け、セットします。対象物に向けたレーザー光線を、自由に方向づけながら、手動で動かしていくのが、我々の独自の解決法です。その間ソフトウェアは、対象物の踏査された表面を、自動的に調整された3Dへ変換します。対象物の360°完全モデルをスキャニングを可能にするため、部分ごとのスキャニングを統合させる手順を生み出しましたが、この機能は公的にまだ利用不可能です。DAVIDの使用は自由ですが、保障はありません。

DAVIDへようこそ DAVID は、三次元の対象をスキャニング、及びデジタル化することのできる、フリーウェアのソフトウェアです。

マニュアルを参照することに、同意されない場合。。。 残念ながら、あなた方の要求や、コンディションに対し、我々のソフトウェアは自動的に対応することができません。そのため、マニュアル、または少なくとも以下に挙げる、ヒントをお読みになる必要があります。 背景の構造について/「測定のための角」について/正確に90°をなす角の準備/全ての画像への自動的な効果をオフにすること(例: 自動の露出補正、オートゲインコントロールAGC、ホワイトバランスの自動調整など)/ヴィデオカメラの測定中について/自然光で絞りと露出を調整しつつ、画像を明るめにする必要があること/スキャニング中、新たに自然光で絞りと露出を調整しつつ、画像をかなり暗くしなければならないこと/正しい調整のため、ヴィデオカメラによって写された、レーザーのラインが見える画像を確認しながら、画像の中でレーザーのラインがくっきりと見え、レーザーのライン以外のものはできるだけ暗く(可能であれば、真黒に!)なるよう、補正すること/レーザーの平面とカメラとの距離が狭すぎてはならないので、レーザーは高い位置に置くこと(この点に注意しないと、数値に欠陥が生じ、得られるスキャニングの質が落ちてしまいます。) 以上が我々の実験によって得られた、特に注意すべき点です。しかし、その他の注意点もあるので、マニュアルを全てお読みになることをお勧めします。

イントロダクション デジタル化、3Dの復元を含む、三次元の表面の測量技術とスキャニングの多くの方法は、コストがかかり、複雑な備品が要求されます。DAVIDは、低コストで3Dのデータを獲得するためのシステムです。必要とする備品は、市販レーザー装置(手動式)と一般のヴィデオカメラのみです。(注: 高速及び連続シャッター機能があり、後に写真を編成し、それを映像化することのできるデジタルカメラの使用も可能です。)

ハードウェアの必要条件  Windows Microsoft 2000またはXPがインストールされたパソコン、ネットフレームワーク1.1、レーザー(平面で、はっきりした、細く明るい線を発生することのできる光源。多くのケースでは、1700円程度のレーザーで十分です。我々は殆どの実験で、円筒状のダイオードレーザーを使用しました。)、ヴィデオカメラ(スキャニングの装置は、高価でないヴィデオカメラでも作動できますが、もちろん高性能の装置を使用すれば、よりクオリティーの高い結果が得られます。カラーであるは必要なく、グレーのグラデージョンで十分です。ヴィデオカメラはWDMドライバーをサポート可能できることが条件です。)、測定のための角(スキャニングのプロセス中、ヴィデオカメラと背景の測定のための、測定の角が必要です。背景は完全に90°をなす角で立てられた二つの面(パネル)により、構成されます。測定のために必要な、測定のデザインモデルを提供します。)

構成のためのマニュアル どのように測定の角を準備すればよいかを、以下に示しています。二枚の硬いパネル、セロハンテープまたはガムテープと基準点のデザイン(パターン、プログラムにより提供される)により構成されます。理論的に、このモデルデザインを使用し、拡大または縮小することで、大きさを自由に調整しつつ、印刷することができます。一度印刷したパターンの縮尺を計測し、固定しなければなりません。測定は、調整作業の基本となります。

パターンを印刷し、指示されたラインどおりに切断します。配置の段階で、二つの端が真直ぐに完全一致する必要があります。できるだけ正確に、注意しつつ切断して下さい。

パターンをある二枚の硬いパネルに固定し、それを立てる面に対し直角になるよう位置づけ、そして、90度の角を互いになすよう位置を確認する時、端が一致するようにします。正確な90度の角をなす物(三角定規、差金等)を使用して下さい。二重の丸印は、(録画のカメラから見て)モデルの右下に位置づける必要があります。測定中これらの要求は、適合されなければなりません。構造を確実で堅牢なものにするよう、パネルの端を支持体に貼り付ける、留め金で接合する、またはネジで固定するなどする必要があります。

部屋の角を使用する 部屋の角が90度の角をなす場合、これを活用することもできます。

ヴィデオカメラの測定

対象物のスキャニングを始める前に、ヴィデオカメラの測定をして下さい。以下のポイントが過程の説明です[…]: •カメラがパソコンに接続され、ヴィデオカメラのドライバがインストールされていることを確認します。Windows MicrosoftのヴィデオドライバーWDM (DirectShow-Driver)がサポート可能であることが条件です。•メニューから規定を選択します。もし録画カメラが一覧されない場合、再び接続し、アップグレードしてみて下さい。プログラムを起動すると、選択メニューが提示されたウィンドウが現れます。•スタンダート基準で、納得できない場合(例: ソリューションまたはFPS (frame per second))、“Change Format”と“Camera Settings”で基準を変更して下さい。使用するヴィデオカメラが320×240ピクセルであれば、書き込みによって最大640×480ピクセルのリソリューションまで表示することができます。•カメラを先に述べたよう、「測定の角」に位置づけます。背景が完全にフレーム内に入るよう、注意します。自動式の測定では、画像のコントラストを高く設定する必要があります。最良の結果を得るため、コントラストが高くなるようカメラの設定を調整し、必要であれば明るさも調整して下さい。我々のアドバイスとして、画像をできるだけ明るく設定することが重要です。以下の写真のように、丸印が表示されることが理想です。

以下の写真のように、フレーム内には、その他の妨害となるものがなく、25の丸印のみが写されるようにします。ヴィデオの映像に、妨害となる映像ノイズが写ってしまうことになります。以下の手順で行って下さい。•測定の映像がより良いものとなるよう、パネルの「消しゴム」ツールを使用します。この手順が自動手順のエラーとなれば、丸印の数が誤って認識され、エラーメッセージが表示されます。この問題を解消するため、手作業で、画面の全ての暗い部分を消していきます。部分的であってもパターンの黒い円を消してしまわないように、十分注意して下さい。以下に例を挙げます。

手動式の測定(お勧めではありません)。環境を明るくすることが困難で、アドバイスされた手順にならうことが不可能である場合、手動で標識の位置づけをすることも可能です。メニューから“Manual mode”を選んで下さい。マウスを使い、測定のポイントを確定、位置づけます。以下に表示した番号順(0-24)は重要です。以下の写真を見本にして下さい。

赤い基準点を全ての丸印の中心に、正確に位置づけます。一度DAVIDがポイントを認識し、正確に位置づけられた後、印刷したパターン上での計測します。丸印のパターンを印刷し“Scale”と書かれた小さな線を測定します。これをミリメートルに換算し、プログラムの“Scale of calib. Points”の空欄に入力します。その後“Calibrate camera”をクリックします。この過程が成功すれば、画面上の円の中に赤いバツ印が現れます。

3Dスキャニング

測定後、実際にスキャニングが始められます。スキャニングする目的の対象物を、ヴィデオカメラと測定のための背景の間に位置づけます。対象物を中心に置き、全ての背景のパターンが隠れないようにします。(以下の写真を参考にして下さい。)

レーザーの過程を始める前に、映像ができるだけ暗くなるよう、環境の照明設定及びカメラの設定を行います。もしも対象物のトーンが暗く、十分にレーザーのラインを反射しない場合は、ヴィデオカメラのコントラストと明るさを高く調整(可能であれば、絞りを調整する等)するか、背景を全く同じでトーンの少し暗いものに取り替えてみて下さい(例えば、パターンを灰色の紙に印刷する等)。結果的に、環境の照明反射が低くなります。プログラムは、最終的に一連のポイントへと結びつく、明確なラインを抽出するため、対象物と背景に投射されたレーザーのラインの色の違いを分析しながら作動します。レーザーは、対象物に光を反射させ、以下の画像(白黒写真)のように、明るい光線が対象物とコントラストをなします。

ヴィデオカメラの基準をより繊細に調整するため、自動露出や明るさのコントロール等の、全ての照明の自動コントロールをオフにすることを勧めします。この時点で、いよいよスキャニングが始められます。 “Scanning process”で“Start”ボタンをクリックし、レーザー光線を対象物上で移動させていきます。例として、上から下へ。その他、レーザーをヴィデオカメラから少し離れた位置に保ち、レーザーの投射の角がヴィデオカメラのそれと重複しないようにすることが重要です(下の写真を参照)。これに従わないと、エラーメッセージが提示されます。光線は、背景上でも見えるようにして下さい(前の写真を参照)。光線を移動させる間、対象物の部分がスキップしないよう、動作をゆっくりと速度を一定に保ちます。

DAVIDはピクセルの光度を記録し、それによって空間の情報を得ます(注: 録画カメラから、及び背景からの距離)。より良い結果を得るため、同じ位置で、少しずつ角度を変化させながら繰り返しレーザーを対象物に移動させます。自由に位置を変えても動かすことができますが、不自然に結果を生み出してしまうことになります。

全ての部分をスキャンすることは不可能なので、プログラムの設備がそれを埋め合わせ、補完します(注:“Interpolate”をクリックして下さい。)

結果を表示するには、“Show 3d”をクリック。

新しいデータとスキャニングを重ね合わせながら続けるか、もしくは以前のデータを消去して一から始めることができます。過程の最終段階では、“Save mesh”を使い3Dファイルを保存して下さい。ファイルは拡張されobj または.stl形式のファイルとして保存されます。

user_manual_japanese/getting_started.txt · Last modified: 2014/06/06 18:38 (external edit)