Обработка данных

Завершив сканирование объекта со всех нужных ракурсов и получив достаточное количество сканов, можно приступать к созданию 3D-модели. В этой главе мы подробно рассмотрим этот процесс.

См.также

Коротко о 3D-сканировании.

• Реконструкция HD сканов из сохраненных сырых HD-данных

• Ревизия сканов и Редактирование сканов

• Выравнивание

• Глобальная регистрация

• Создание моделей (Фьюжн)

• Обработка моделей

• Текстурирование

Максимальная ошибка и качество регистрации

Ошибка — параметр, отражающий качество регистрации кадров. Для сканов он показывает наибольшее значение среди всех кадров. Чем больше значение, тем меньше точность выравнивания. Artec Studio отображает значения, на которые стоит обратить внимание, только для сканов, прошедших Точную регистрацию, Выравнивание и Глобальную регистрацию.

Таблица 9 Максимальное значение ошибки для разных типов сканеров.

	Хорошие результаты	Допустимо	Недопустимо
Spider	0.0–0.1	0.2–0.3	0.4–…
Eva	0–0.3	0.4–0.9	1.0–…
Micro	0.0	0.1	0.2–…
Leo	0.0–0.5	0.6–1.3	1.4–…
Ray	0.1–0.9	1.0–2.9	3.0–…

Таблица 10 Другие возможные ошибки.

Ошибка	Рекомендации
Внимание!	Проверьте список кадров
Ошибка	Обозначает незарегистрированные кадры в режиме Показать все кадры

Реконструкция HD сканов из сохраненных сырых HD-данных

Если ваш сканер поддерживает HD-режим (как например Artec EVA) и вы использовали его для получения сырых HD-данных без последующей реконструкции HD сканов (см. Включение HD-режима), то прежде чем приступить к созданию 3D-модели, вы, возможно, захотите получить HD-сканы из этих данных.

Чтобы запустить реконструкцию HD сканов из сохраненных сырых HD-данных, выполните следующие действия:

1. В панели Рабочая область выберите один или несколько объектов типа Raw data scan (Рис. 77, справа).

   Примечание

   Объекты типа Raw data scan не отображаются в окне 3D вида.

2. Откройте панель Инструменты и найдите в ней раздел Сырые данные (Рис. 77, слева).

3. Выберите нужные значения для параметров Частота HD-кадров и Плотность HD-данных. Их описание и рекомендации по настройке можно найти в Запуск HD реконструкции после сканирования.

4. Нажмите Применить.

Рис. 77 Запуск реконструкции HD сканов из сохраненных сырых HD-данных.

Слева – раздел Сырые данные в панели Инструменты, справа – в панели Рабочая область выбран объект типа Raw data scan.

Важно

HD реконструкция – ресурсоемкая операция, требующая больших затрат времени CPU. На медленных компьютерах она может занимать до нескольких часов. Если Artec Studio оценит ресурсы вашего компьютера как недостаточные для выбранных значений Плотности HD-данных и Частоты HD-кадров, то отобразится соответствующее предупреждение. Для получения информации о требованиях к ресурсам см. раздел Использование HD-режима в Системные требования.

Начнется HD реконструкция, и в Строке состояния отобразится соответствующий индикатор выполнения.

Когда обработка данных будет завершена, HD сканы появятся в панели Рабочая область. Их имена будут содержать буквы «HD», например: Eva HD Scan 1.

Ревизия сканов

Как только вы начнете создавать 3D-модель, вы, возможно, захотите сначала провести предварительную обработку сканов: разделить на отдельные сканы некорректно совмещенные области (если имеются) и вырезать из сцены посторонние объекты.

Однако, возможно появление следующих проблем:

Рис. 78 Возможные ошибки сканов.

Плохая геометрия слева, неверное совмещение при сканировании в середине и руки, попавшие в кадр, справа.

• Сдвиг поверхностей друг относительно друга (см. Рис. 78, слева) может происходить из-за недостаточного количества, малого размера геометрических особенностей на объекте или малого числа полигонов в кадре.

• Некорректно совмещенные части (см. середину Рис. 78) появляются, если алгоритм совмещения в режиме реального времени некорректно определил положение нового кадра относительно предыдущих.

• Попадание в кадр посторонних объектов (см. Рис. 78, справа).

Для выявления мест возникновения ошибок очень помогает визуальный осмотр поверхностей скана. Для этого выделите скан и просмотрите все входящие в него поверхности, зажимая клавишу ↑ или ↓ на клавиатуре. Данная техника позволяет легко обнаружить сдвиги поверхностей друг относительно друга.

При просмотре сканов приложение обычно отображает только текстурные и ключевые кадры. Чтобы отобразить все кадры, выберите команду Показать все кадры на Панели режимов 3D.

См.также

Обнаружение ошибок регистрации.

Разбиение сканов

В процессе точной регистрации поверхности внутри некоторых сканов могут оказаться некорректно совмещеными. Иногда проблемный скан можно разделить на несколько частей, каждая из которых будет достаточно хорошо зарегистрирована. В этом случае разделите скан. Для того чтобы переместить часть поверхностей в новый скан, необходимо сделать следующее:

1. На панели Список поверхностей выделить кадры, которые вы хотите переместить (см. Выделение кадров).

2. Нажать ПКМ и выбрать пункт Перенести в новый скан (Рис. 58, справа).

Другой способ справиться с ошибками регистрации заключается в следующем: вы можете сбросить текущие значения трансформаций поверхностей и повторить регистрацию заново, изменив подходящим образом настройки. Для этого в панели Рабочая область выделите нужный скан, щелкните по нему ПКМ и выберите из выпадающего меню пункт Отменить регистрацию. Это приведет к сбросу рассчитанных положений всех кадров, содержащихся в скане. Программа выведет диалоговое окно, где попросит подтверждения данной операции. Для расчета новых положений необходимо запустить алгоритмы Грубая последовательная регистрация, а затем Точная регистрация (см. также Точная регистрация).

Коротко о выравнивании и регистрации

Инструменты регистрации и выравнивания выполняют похожие задачи, однако, они отличаются. Чтобы получить представление о деталях, смотрите таблицу ниже.

Таблица 11 О режимах регистрации и выравнивания.

Тип	Намерение	Подробности
Точная регистрация	Выравнивание положения кадров	Рассматривает сканы из набора по отдельности. Запускается по закрытию панели Съемка.
Выравнивание	Выравнивание сканов	См. также Таблица 12
Глобальная регистрация	Оптимизация кадров внутри сканов	Запускайте для предварительно выровненного набора сканов или одного скана
Грубая регистрация	Предварительная регистрация, выполняемая во время сканирования	Нет необходимости запускать вручную
Регистрация фотографий	Нанесение текстуры на модели с помощью фотографий	См. также Текстурирование

Редактирование сканов

Чтобы отредактировать сканы, откройте Редактор из боковой панели и выберите инструмент Ластик. Вы также можете использовать инструмент Позиционирование или Преобразование для ориентации отсканированных данных.

Рис. 79 Панель Редактор.

Удаление 3D-шума (полигон. шума)

При сканировании на сцене могут появляться т.н. выбросы. Они представляют собой небольшие поверхности, отстоящие от основных поверхностей. Они подлежат удалению, так как могут испортить модель и образовать ненужные фрагменты. Существует два способа удаления их: перед фьюжн (т. н. превентивный подход) и после фьюжн (см. Фильтр мелких объектов). Превентивный подход предпочтителен, так как он уменьшает вероятность порчи модели, предотвращая приклеивание полигонального шума к главной поверхности.

В основе данного подхода удаления лежит статистический алгоритм, который вычисляет для каждой точки на поверхности средние расстояния от нее до ее нескольких ближайших соседних точек, а также среднеквадратическое отклонение этих расстояний. Затем все точки, средние расстояния которых превышают значение дистанции, определяемой глобальным (для всех точек) средним расстоянием и среднеквадратическим отклонением, считаются выбросами и удаляются со сцены.

Чтобы получить хорошие результаты, необходимо до выполнения алгоритма запустить глобальную регистрацию. Если вы этого не сделаете, то при попытке старта команды Удаление полигон. шума на экране отобразится диалоговое окно с предложением запустить глобальную регистрацию.

Рис. 80 Удаление полигон. шума: до и после.

В большинстве случаев параметры, доступные в раскрывающемся кнопкой списке, не нуждаются в редактировании. Но при необходимости можно скорректировать их значения:

• Уровень 3D-шума — множитель среднеквадратического отклонения. Значения данного параметра следует выбирать из следующих соображений:

  • 2 для более шумных поверхностей

  • 3 для менее шумных поверхностей

• 3D-разрешение, мм должен быть равным разрешению процесса Фьюжн, который вы планируете запустить позже.

Нажмите Применить, чтобы запустить Удаление полигон. шума.

Удаление частей скана (Ластик)

Почти всегда в поле зрения сканера попадают посторонние объекты: руки оператора, стены помещения, поверхности, на которых располагается сканируемый объект, и другие предметы. Ненужные данные могут затруднить постобработку. Чтобы избежать этого, рекомендуется удалить эти объекты перед обработкой. Существует несколько режимов для быстрого и простого удаления лишних деталей из сцены сканирования (см. Типы выделений).

1. Откройте панель Редактор с помощью боковой панели инструментов.

2. Откройте инструмент Ластик, нажав на кнопку или клавишу E.

3. Отметьте один или несколько сканов на панели Рабочая область.

4. На панели Редактор выберите нужный тип выделения.

5. Ознакомьтесь с инструкциями для определенного режима и выберите на сканах области, которые вы хотите удалить. Чтобы очистить все выделенные области, нажмите Снять выделение.

6. Нажмите Стереть, чтобы вырезать подсвеченные красным участки или применить действие секущей плоскости (Отсечение плоскостью или Выделение опоры).

Чтобы отменить изменения, нажмите на панели Рабочая область или в меню Правка или примените Ctrl + Z. Каждое нажатие кнопки Стереть генерирует запись истории команд. Чтобы отменить несколько операций, используйте раскрывающееся меню кнопки и выберите самую нижнюю запись.

Типы выделений

Тип	Иллюстрация	Применение
Двумерное		Удерживайте Ctrl и используйте Колесо прокрутки, чтобы настроить размер инструмента. Покрасьте с помощью клавиш Ctrl+ЛКМ, чтобы создать выделение.
Трехмерное		См. выше.
Прямоугольное		Используйте Ctrl+ЛКМ, чтобы выделить прямоугольную область.
Лассо		Используйте Ctrl+ЛКМ для свободного выделения неровных областей. Вы можете отпустить ЛКМ (не Ctrl) и продолжить нажимать на нужные точки, чтобы получить выделение нужной формы.
Отсечение плоскостью		Создайте выделение, как в режиме Двумерное. Как только вы отпустите кнопку мыши, появится плоскость. При необходимости отрегулируйте уровень плоскости, используя Колесо прокрутки, удерживая нажатой кнопку Ctrl+Shift или свободно сориентируйте плоскость в трехмерном пространстве. Для этого нажмите Alt, чтобы отобразить специальный орган управления. Затем, продолжая удерживать клавишу, перетащите нужное кольцо управления.
Опора		Выберите плоскую область, как в режиме Двумерное. Инструмент автоматически поместит опорную плоскость и выберет все под ней.

Если установлен флажок Выделить насквозь, все поверхности скана будут затронуты. Если нет, кисть будет работать только на видимой поверхности.

Рис. 81 Выделить насквозь в Двумерном выделении: отключен в середине, включен справа.

Общая процедура удаления ненужных частей выглядит следующим образом:

См.также

Горячие клавиши в Редакторе.

Другие действия с выделениями

Помимо удаления, вы можете выполнить следующие действия с выбранными областями:

• Очистить выделение для создания нового. Нажмите Снять выделение или заново выделите участок, удерживая нажатой Ctrl+Alt.

• Инвертировать выделение (очистить подсвеченный участок или выделить все остальное). Это может быть полезно при работе с большими сканами. Нажмите кнопку Инвертировать или клавишу I.

• Временно скрыть выделение, если оно загораживает, которую вы желаете удалить. Для этого нажмите Скрыть. Чтобы отобразить скрытые полигоны, нажмите Показать. Затем выберите область для удаления.

Удаление опорной поверхности

В Artec Studio реализовано два режима выделения, которые отличаются от обычных кистей тем, как выбирается область для удаления. Сначала вы указываете плоскую поверхность (стол, пол или основание), на которой располагается объект. Затем приложение либо определяет опорную плоскость и выбирает область под ней (Выделение опоры, Рис. 82) или создает секущую плоскость (Отсечение плоскостью), которая делит скан на две части: первая останется, а вторая будет удалена (см. Рис. 83). Вы можете сориентировать эту плоскость так, как вам необходимо.

Совет

По возможности используйте параметр Включить автоматическое удаление базы во время сканирования, так как он автоматически удаляет плоскую поверхность после закрытия панели Съемка.

Рис. 82 Выделение опоры в действии: выделение плоской поверхности → определенная опора → удаленная опора.

Рис. 83 Различные элементы управления для ориентации секущей плоскости: вокруг осей (X, Y и Z) и направления просмотра.

Точная регистрация

Точная регистрация — алгоритм, предназначенный для автоматического и точного совмещения снятых кадров.

В ряде случаев алгоритм точной регистрации можно запустить вручную из панели Инструменты. Чтобы получить доступ к списку параметров, нажмите кнопку в разделе Точная регистрация. Алгоритм затрагивает все сканы, выбранные с помощью флага на панели Рабочей области (больше информации о выборе сканов см. в Выбор сканов и моделей), но обрабатывает их раздельно.

Характерные элементы	Геометрия и текстура или Геометрия	Тип алгоритма регистрации сканов. Первый вариант предпочтительнее, так как он учитывает и текстуру, и геометрию. Если в скане полностью отсутствует текстура, то мы рекомендуем использовать опцию Геометрия.
Прореживание	0.01–1	Эта опция позволяет уменьшить плотность входных геометрических данных с целью ускорения их обработки. Для объектов с плохой геометрией используйте более низкие значения. Эта опция, разработанная для сканов с HD-реконструкцией, может ускорить обработку данных в режиме Геометрия и текстура.

Выравнивание

Хотя в Artec Studio реализовано последовательное сканирование, возможны ситуации, когда приложение не имеет достаточно информации об относительном положении нескольких сканов. Для того, чтобы объединить все сканы в единое целое, необходимо привести их в одну систему координат, т.е. выполнить совмещение с помощью инструмента Выровнять.

Подсказка

Сначала перейдите к разделу Автовыравнивание, а также обратите внимание на Краткая справка о режимах выравнивания.

Выбор объектов для выравнивания

На панели Рабочая область с помощью флага пометьте все сканы или группы (см. группа в глоссарии), с которыми планируете работать. По нажатию кнопки Выровнять на боковой панели помеченные сканы и группы отобразятся уже выбранными в левой панели в том же порядке, в котором они отображаются на панели Рабочая область.

Примечание

В Рабочей области группа сканов рассматривается как единое целое. Чтобы расформировать группу, используйте команду Разгруппировать во всплывающем меню.

При Выравнивании Artec Studio делит сканы или группы на две коллекции (см. коллекция): зарегистрированные (выровненные) и незарегистрированные (невыровненные). Первая коллекция изначально содержит только один скан (первый в списке) или группу, они выделяются синим цветом. Имя коллекции отображается в полужирном начертании и имеет тот же цвет ( или ). При этом процедура Автовыравнивание может формировать несколько коллекций выровненных сканов.

Задача пользователя состоит в том, чтобы совместить все сканы с уже зарегистрированным и «собрать модель». В общем случае последовательность действий следующая:

1. Выберите нужную вкладку на панели Выровнять.

2. На панели Выравнивание выберите один скан или группу () из коллекции незарегистрированных объектов. Выбранный незарегистрированный скан помечается зеленым значком , а группа — значком . Вы можете выбрать несколько сканов, используя один из следующих способов:

   • Нажмите и удерживайте нажатой клавишу Ctrl, а затем мышью отметьте сканы или группы, которые хотите выбрать

   • Щелкните мышью на первом скане, затем нажмите и удерживайте нажатой клавишу Shift и щелкните на последнем.

3. При необходимости укажите пары точек (для двух сканов) или наборы точек (для более чем трех сканов)

4. Нажмите необходимую команду выравнивания (Автовыравнивание — рекомендуемая). Действие команды распространяется на все сканы, выбранные на панели Выровнять, плюс первый в списке ().

Примечание

Если другие объекты, кроме сканов, входят в группу, вы можете позиционировать их одновременно со сканами. Для этого установите флажок Применить ко всем объектам в родительских группах.

Различные режимы выравнивания отличаются производимым действием. Подробную информацию по ним можно найти в соответствующих подразделах. Заметьте, что вы можете использовать как один режим, так и их последовательность (см. сравнительную таблицу в Краткая справка о режимах выравнивания): совмещение перетаскиванием, жесткое выравнивание с помощью маркеров и без них, жесткое автоматическое выравнивание и выравнивание с деформациями поверхностей.

Изменение статуса объекта

Если некоторые сканы уже были ранее выровнены, то их следует переместить в коллекцию зарегистрированных объектов. Выделите их на панели Выравнивание при помощи ЛКМ. Затем нажмите ПКМ на имени любого из этих сканов и выберите пункт Пометить как совмещенный из появившегося контекстного меню или дважды щелкните на его имени в списке. С этого момента Artec Studio рассматривает зарегистрированные сканы как единое целое, и вы не можете перемещать их отдельно друг от друга.

Если вы случайно отметили определенный скан выровненным, его можно удалить из коллекции зарегистрированных объектов, выбрав пункт Снять отметку о совмещении во всплывающем меню или дважды щелкнув по нему.

Отображение сканов в окне 3D вида

Объекты, выделенные на панели Выровнять, отображаются в окне 3D вида. Клавиши 1, 2 и 3 переключают режим их отображения в окне 3D вида:

1	Отображает выровненные сканы, группы и коллекции (см. коллекция)
2	Отображает сканы и группы, выравниваемые в данный момент
3	Отображает все сканы и группы

Навигация в режиме совмещения сканов не отличается от навигации в окне 3D вида:

Вращение	Удерживайте нажатой ЛКМ и перемещайте мышь
Приблизить/Отдалить	Используйте Колесо мыши или удерживайте нажатой ПКМ и перемещайте мышь
Перемещать свободно	Удерживайте одновременно нажатыми клавиши ЛКМ и ПКМ (или среднюю кнопку мыши) и перемещайте мышь

Краткая справка о режимах выравнивания

Таблица ниже содержит основную информацию по различным режимам выравнивания (см. Выравнивание).

• Тип объекта указывает, какие сканы и модели можно использовать в том или ином режиме.

• Сканов за опер. — количество сканов, необходимое для работы определенного режима.

• Маркеров в наборе предписывает, сколько маркеров (точек) может быть в одном наборе точек. Некоторые режимы требуют создания наборов точек.

• «—» означает, что маркеры не нужны совсем.

• «0 или 2» означает, что указывать точки необязательно, но если указывать, то, как минимум, пару.

• «Не менее 1» означает, что в наборе может быть неограниченное число точек.

Таблица 12 Характеристики режимов выравнивания.

Режим	Типы объектов	Объектов за операцию	Маркеров в наборе	Примечания
Жесткая (маркеры)	Любой	2	2	Учитывает только координаты, не геометрию
Жесткая (полигон. модель)	Любой	2	0 или 2	Учитывает геометрические особенности
Жесткая (текстура)	Сканы с плохой геометрией	2	0 или 2	Ресурсоемкий
Жесткая (авто)	Любой	Любое кол-во	—	Хорошая текстура обязательна
Ручное совмещение	Любой	2	—	Интерактивный
Нежесткая	Полигональные модели	Любое кол-во	0 или 2	Деформирует пов-ти и текстуру, нужно предв. совмещение
Сложная	Любой	1 (не менее 2 для моделей)	Не менее 1	Точный и гибкий

Совмещение перетаскиванием

Независимо от того, какая вкладка панели Выравнивание открыта, данный режим совмещения доступен всегда. Он позволяет совмещать сканы посредством их ручного перемещения в окне 3D вида.

Ввиду невысокой точности такого совмещения, режим может использоваться для предварительного приближения сканов перед запуском более точных режимов.

Рис. 84 Перемещение скана

Рис. 85 Результат совмещения перетаскиванием

1. Выделите скан, который вы хотите совместить, принимая во внимание рекомендации в Выбор объектов для выравнивания. Допускается выделение нескольких сканов, но тогда выделенные сканы будут совмещаться с зарегистрированными как единое целое.

2. Удерживая нажатой клавишу Shift и одну или несколько клавиш мыши, перемещайте и вращайте регистрируемый (зеленый ) скан ближе к зарегистрированному (синему ). Ниже список возможных перемещений и соответствующих клавиш мыши:

   • Shift+ЛКМ для вращения

   • Shift+ЛКМ+ПКМ для перемещения

   • Shift+ПКМ или Shift+Колесо для перемещения только незарегистрированного скана вдоль направления взгляда

3. Чтобы подтвердить совмещение, отпустите кнопки мыши и клавишу Shift, затем нажмите кнопку Применить. Важно отметить, что ни один регистрируемый скан не будет добавлен к зарегистрированному множеству (см. Рис. 85). Это можно сделать вручную, как сказано в разделе Изменение статуса объекта.

4. Если вам нужно совместить несколько сканов, повторите указанные шаги с каждым сканом отдельно.

Автовыравнивание

Жесткое выравнивание — универсальный режим, подходящий для совмещения большинства сканов. Однако, автовыравнивание — самый простой способ. К плюсам последнего относится возможность работать с несколькими сканами одновременно и отсутствие необходимости указания точек, а единственный минус — это минимальные требования к размеру областей перекрытия на совмещаемых сканах.

Для запуска автовыравнивания выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что на панели Выравнивание выбрана вкладка Жесткое (см. Рис. 86). Инструмент автоматически выберет все сканы. Снимите ненужны выделения с помощью клавиши Ctrl (см. Выравнивание).

2. Нажмите кнопку Автовыравнивание. Теоретически, Artec Studio соберет все сканы и пометит их с помощью иконки . Однако, программа может пометить сканы как зарегистрированные, хотя 3D-поверхности не будут совпадать должным образом.

Важно

Автовыравнивание может завершиться неудачей в случае малой площади перекрытия между сканами.

Автовыравнивание может завершиться со следующими результатами:

• Выровненные сканы, помеченные значком (основная коллекция зарегистрированных сканов)

• Незарегистрированные сканы, помеченные иконкой

• Одна () или несколько коллекций (, ) зарегистрированных сканов. Сканы, составляющие эту коллекцию, не удалось выровнять со сканами из основной зарегистрированной коллекции (), но получилось выровнять между собой.

Для исправления ситуации с незарегистрированными сканами или коллекциями рекомендуется выровнять их вручную, как описано в параграфе Ручное жесткое выравнивание с точками. Другие способы тоже могут оказаться полезными.

Работа с коллекциями и сканами

Над сканами из списка на панели Выравнивание доступны следующие действия (нажмите правую кнопку на элементе, чтобы открыть контекстное меню):

• Пометить как совмещенный. Доступна только для одиночных незарегистрированных сканов или групп (см. группа) ( → )

• Снять отметку о совмещении. Используйте эту команду для отмены состояния выравнивания определенного скана (недоступна для сканов)

• Выберите коллекцию выделяет соответствующую коллекцию (коллекция) (, , и т. д.)

• Пометить коллекцию как зарегистрированную переводит все сканы из коллекции в основную группу зарегистрированных сканов ( → )

Ручное жесткое выравнивание без указания точек

Ручное совмещение возможно как с указанием пар точек, так и без него. При наличии достаточного начального приближения сканов (например, после совмещения перетаскиванием), большой площади перекрытия сканов или богатой текстуры вы можете обойтись без указания точек при совмещении сканов.

Выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Жесткая (см. Рис. 86).

2. Выберите скан, который вы собираетесь совместить, как сказано в Выравнивание.

3. Нажмите кнопку Выравнивание. Результат совмещения должен быть аналогичен приведенному на Рис. 88. Если вы не удовлетворены результатами совмещения, нажмите кнопку и следуйте рекомендациям, приведенным в параграфе Ручное жесткое выравнивание с точками.

4. Выберите другой скан из списка незарегистрированных и повторите процедуру, приведенную выше.

5. Нажмите кнопку Применить, чтобы подтвердить результаты выравнивания, или Отмена, чтобы сбросить.

Совмещение по текстуре

Если объект был снят с текстурой, то для упрощения процесса выравнивания может использоваться функция совмещения по текстуре. Совмещение по текстуре использует элементы с текстурных изображений отсканированных объектов и значительно уменьшает вероятность неправильного совмещения. Опция также может быть полезной при совмещении объектов с незначительной или отсутствующей геометрической информацией, например, круглых или плоских объектов без углов. Однако если объект имеет богатую и неповторяющуюся геометрию, то для сокращения времени работы алгоритма рекомендуется отключить данную опцию. Также имейте в виду, что совмещение по текстуре нецелесообразно, если объект имеет однотонную текстуру.

Чтобы активировать совмещение по текстуре, установите флажок Включить текстурное выравнивание в нижней части панели Выравнивание непосредственно перед выполнением шага 3 последовательности действий выше.

Примечание

Совмещение по текстуре — ресурсоемкая операция, она может замедлить процесс выравнивания. Опцию рекомендуется использовать только в случае, если геометрических деталей объекта недостаточно.

Особенности указания и редактирования точек

Прежде чем рассматривать порядок выравнивания по точкам необходимо осветить особенности указания пар точек. Алгоритм выравнивания использует пары, или наборы точек в режиме Сложное выравнивание (Сложное выравнивание), для определения участков на сканах, которые необходимо приблизить друг к другу.

Для выравнивания по точкам создайте несколько пар точек. Чтобы создать пару, отметьте одну точку на зарегистрированном скане, а затем другую — на незарегистрированном. Убедитесь, что в каждом случае точки для данной пары соответствуют точке на поверхности реального объекта; однако, заметьте, что высокая точность соответствия не обязательна, так как Artec Studio использует эти пары лишь для грубого приближения перед точной регистрацией. В режиме «Сложная» вы можете создать набор точек (вместо просто пары), то есть вы можете одновременно указать более двух точек на одном или нескольких незарегистрированных сканах и только одну на зарегистрированном. Все эти точки соединяются ломаными и формируют набор.

При расстановке точек в режимах Жесткого и Нежесткого*выравнивания пары создаются автоматически: указав одну пару точек, вы можете сразу создавать следующую. В режиме *Сложная создание набора требуется подтверждать нажатием клавиши Пробел или кнопки Новый набор на левой панели, так как набор может состоять из нескольких точек (см. Рис. 87 и Рис. 93).

Переключаться между парами (наборами) точек можно с помощью клавиш Пробел и Backspace или посредством выбора соответствующих пунктов контекстного меню, вызываемого ПКМ в окне 3D вида. Можно перемещать точки пары (набора). Наведите и задержите курсор мыши над точкой, пока пара (набор) не подсветится белым цветом, затем с помощью ЛКМ перетащите точку в нужное положение или выберите пару (набор) и укажите с помощью ЛКМ новое положение для точки на скане. Для подтверждения выполненных действий и снятия выделения с пары (набора) нажмите клавишу Пробел. Можно также удалить пару (набор) целиком или одну из ее точек. Для этого нажмите ПКМ на точке и выберите необходимую команду из открывшегося меню. Для удаления выбранной пары (набора) также можно использовать клавишу Del.

Ручное жесткое выравнивание с точками

Данный режим целесообразно использовать, когда сканы находятся на значительном расстоянии друг относительно друга или при выравнивании полигональных моделей с CAD-моделями.

Рис. 86 Панель Выравнивание: вкладка Жесткое.

Рис. 87 Создание пары точек.

Рис. 88 Результат совмещения.

Для использования способа выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Жесткая (см. Рис. 86).

2. Выберите объект, который вы собираетесь совместить, как описано в начале раздела Выравнивание.

3. Создайте несколько пар точек (Рис. 87), следуя рекомендациям из Особенности указания и редактирования точек.

4. Нажмите кнопку Собрать по точкам. В этом режиме в расчет принимаются только координаты указанных точек и алгоритм пытается сократить дистанцию между точками каждой пары.

5. Выполните шаги 3–5 последовательности действий в параграфе Ручное жесткое выравнивание без указания точек.

Нежесткое выравнивание

В то время как жесткое выравнивание выполняет такие преобразования, как перемещение и вращение, нежесткий алгоритм способен деформировать 3D-данные. Данный алгоритм предназначен для обработки т.н. «нежестких» объектов, т.е. объектов, которые во время сканирования изменяли свою форму (например, моделей животных или людей — см. левую иллюстрацию на Рис. 90). Следует иметь в виду, что полученная при деформировании в Artec Studio поверхность может отличаться от поверхности реального объекта.

Рис. 89 Панель Выравнивание: вкладка Нежесткое.

Рис. 90 Две модели после жесткого (слева) и нежесткого совмещения (справа)

Примечание

Нежесткое выравнивание работает только на моделях, поэтому до его запуска следует подготовить модели с помощью процедуры фьюжн исходных сканов. Также необходимо, чтобы модели были предварительно совмещены с помощью жесткого выравнивания (см. Ручное жесткое выравнивание без указания точек, Автовыравнивание или Ручное жесткое выравнивание с точками).

Чтобы выполнить нежесткое выравнивание, выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Нежесткая (см. Рис. 89).

2. Выберите скан, который вы собираетесь совместить, как сказано в Выравнивание.

3. Если модели существенно отличаются друг от друга, то желательно создать несколько пар точек на их поверхностях, следуя рекомендациям, приведенным в подразделе Особенности указания и редактирования точек.

4. При необходимости настройте степень деформации с помощью ползунка жесткости. Чем больше значение жесткости, тем более пластичны деформации, и дольше вычисления.

   Предупреждение

   Избегайте предельных значений Жесткости. При задании очень высоких значений могут возникнуть значительные деформации поверхности, а также может замедлиться обработка. С другой стороны, предельно низкие значения едва ли деформируют поверхность и дают результаты, которые далеки от ожидаемых от нежесткого выравнивания.

5. Нажмите кнопку Выровнять…. Алгоритм совместит модели с применением деформаций (Рис. 90, справа). Если вы не удовлетворены результатами выравнивания, нажмите кнопку и укажите дополнительные пары точек или переместите существующие пары.

6. Выберите другую модель из списка незарегистрированных сканов и повторите шаги, перечисленные выше.

7. Нажмите кнопку Применить, чтобы подтвердить результаты выравнивания. Для сброса их нажмите кнопку Отмена.

Рис. 91 Ползунок Жесткость в действии: исходная модель (слева), собранная нежестким способом модель при низком значении жесткости (в середине) и при высоком (справа)

Примечание

Текстурирование деформированных (нежестким выравниванием) моделей не поддерживается данной версией Artec Studio.

Сложное выравнивание

Сложное выравнивание позволяет совмещать не только скан со сканом, но и поверхность с поверхностью в рамках одного скана (см. сравнение методов в Краткая справка о режимах выравнивания). В отличие от других режимов данный поддерживает определение множества точек, то есть вы можете связать более двух точек. Режим полезен при совмещении сканов, полученных в результате круговых движений 3D-сканера, в тех случаях, когда точная или глобальная регистрация не дали положительных результатов. Для запуска Сложного выравнивания выполните следующие шаги:

Рис. 92 Панель Выравнивание: вкладка Сложное.

Рис. 93 Перед совмещением: добавлено два набора точек.

Рис. 94 Результат совмещения.

1. Убедитесь, что выбрана вкладка Сложное (см. Рис. 92).

2. Выделите сканы для совмещения, как указано в начале раздела Выравнивание. В данном режиме можно работать даже с одним зарегистрированным сканом.

3. Создайте один или несколько наборов точек на поверхности скана или сканов (Рис. 93), следуя рекомендациям, приведенным в подразделе Особенности указания и редактирования точек.

4. Нажмите кнопку Align… для запуска выравнивания с указанными ограничениями (результаты показаны на Рис. 94). Если вас не устраивают результаты, нажмите кнопку и создайте дополнительные наборы точек или переместите существующие наборы. Для повторения ранее отмененной операции нажмите .

5. Нажмите кнопку Применить, чтобы подтвердить результаты выравнивания. Для сброса их нажмите кнопку Отмена.

Глобальная регистрация

После того как все сканы совмещены, необходимо перейти к следующему этапу — глобальной регистрации. Алгоритм глобальной регистрации переводит все однокадровые поверхности в единую систему координат, используя информацию о взаимном положении каждой пары поверхностей. Для этого он выбирает на каждой поверхности набор особых геометрических точек и ищет попарные соответствия между этими точками на разных поверхностях. Для корректной работы алгоритма необходимо начальное приближение, которое обеспечивается в процессе Выровнять.

Примечание

Глобальная регистрация — ресурсоемкая операция: при большом количестве входных данных вычисления могут занимать значительное время и требовать большого объема оперативной памяти.

Перед тем, как запустить алгоритм глобальной регистрации, вы можете при необходимости зафиксировать положение некоторых сканов и/или их кадров (подробнее см. в Блокировка перемещений объекта).

Для запуска этого алгоритма

1. Отметьте все выровненные сканы на панели Рабочая область.

2. Откройте панель Инструменты.

3. Найдите раздел Глобальная регистрация.

4. Проверьте поле Настройки. Оно должно отображать фактический сканер, который использовался для получения выбранных сканов.

5. Нажмите Применить.

Параметры глобальной регистрации

Характерные элементы	Геометрия и текстура или Геометрия	Тип алгоритма, который будет использоваться для регистрации сканов. Если объект обладает богатой текстурой и бедной геометрией, попробуйте использовать опцию Геометрия и текстура. Для объектов с богатой геометрией выбор опции Геометрия может ускорить процесс регистрации.
Режим регистрации	Отдельно или Вместе	Позволяет регистрировать выбранные сканы отдельно (т. е. по одному), сразу все вместе или сначала отдельно, затем вместе. Не поддерживается с предустановкой Artec Ray.
Геометрия в приоритете	Вкл/Выкл	Следует использовать для объектов с богатой геометрией и бедной текстурой. По сравнению с режимом Геометрия он также учитывает текстуру. При включении данной опции не осуществляется проверка качества регистрации геометрии, богатая геометрия принимается как данность. Доступно только в режиме Геометрия и текстура.
Соотношение ключевых кадров	0–0.6	Определяет, сколько поверхностей будут считаются ключевыми кадрами. Уменьшение этого параметра при обработке объекта с большим количеством характерных элементов может ускорить регистрацию. Увеличьте этот параметр, только если предыдущие попытки регистрации сканов не удались. Технически, значения, превышающие 0.7, включая 1, возможны, но могут значительно замедлить алгоритм.
Искать хар. точки в пределах, мм	3–5 мм (Spider); 5 мм (Eva/Leo) и 50 мм в режиме Геометрия и текстура	Для выравнивания кадров, алгоритму необходима информация о том, насколько удалены идентичные точки на смежных кадрах. Уменьшайте радиус поиска для объектов с большим количеством повторяющихся характерных точек и увеличивайте для крупных объектов для обеспечения надежности работы алгоритма. Увеличивать значение параметра следует с осторожностью, т.к. большие значения могут привести к ошибкам регистрации и замедлить скорость расчетов. Скорректируйте значения, если Точная регистрация завершается с неприемлемым количеством ошибок.
Умная подвыборка	Вкл/Выкл	Включите, чтобы Artec Studio по мере необходимости могла автоматически настраивать входные геометрические данные с целью ускорения их обработки. Опция разработана для сканов с HD-реконструкцией и может ускорить обработку данных в режиме Геометрия и текстура.

Блокировка перемещений объекта

Когда вы выполняете операции, которые изменяют относительное положение объектов (например, Глобальная регистрация), иногда может возникнуть необходимость в блокировании таких изменений для некоторых из этих объектов. Рассмотрим, например, случай, когда вы работаете с несколькими сканами, выполненными в режиме Сканирование с помощью меток. Исходное взаиморасположение таких сканов в пространстве должно сохраняться.

Artec Studio поддерживает два типа механизмов блокировки:

• Заблокировать регистрацию () – блокирует перемещение кадров скана относительно друг друга во время глобальной регистрации, но позволяет перемещать сам скан. Этот механизм применяется только к сканам, содержащим кадры, то есть полученным с помощью портативных сканеров, таких как Artec EVA, Spider, Leo или Micro.

• Заблокировать положение () – блокирует изменение положения объекта относительно глобальной системы координат. Этот механизм применяется как к сканам, так и к любым другим объектам.

Примечание

Заблокировать регистрацию – это тот же самый механизм, который назывался Заблокировать в Artec Studio 15 и более ранних версиях.

Статус Блокировка положения влияет не только на результаты глобальной регистрации, но и на операции с использованием инструментов Позиционирование и Преобразование (подробности см. в Подготовка моделей к экспорту). При использовании этих инструментов любое перемещение объектов со статусом Блокировка положения исключено.

Вы можете заблокировать или разблокировать определенный объект в панели Рабочая область:

• с помощью контекстного меню этого объекта, или

• щелкнув строку объекта в области столбца Заблокировать ()

Чтобы заблокировать или разблокировать все объекты в Рабочей области, щелкните заголовок столбца Заблокировать ().

Чтобы заблокировать или разблокировать все объекты некоторой группы, щелкните строку группы в области столбца Заблокировать ().

Примечание

Если вы изменяете статус блокировки сразу нескольких объектов, то результат щелчка мыши будет зависеть от типов объектов, которые отображаются в Рабочей области или включены в группу, и от текущего статуса блокировки этих объектов.

Глобальная регистрация для сканов облаков точек

Глобальная регистрация с настройкой Artec Ray выполняется только на нескольких сканах облаков точек. Artec Studio предлагает четыре режима:

• Метки учитывает только метки (сферы и шахматные метки)

• Геометрия Ray. Необходимым шагом для этого режима является выравнивание. Сканы должны иметь достаточные исходные приближения и могут не иметь меток.

  • Значение по умолчанию параметра Искать хар. точки в пределах, мм составляет 150 мм.

• Метки и геометрия. Глобальная регистрация выполняется сначала на основе меток, а затем по геометрическим особенностям.

• Нет меток (Геометрическое выравнивание) подходит для сканов облаков точек, снятых без меток. Он не требует выравнивания, но вам нужно будет запустить Геометрию Ray позже.

  • Расстояние от сканера, мм — это радиус вокруг сканера, внутри которого алгоритм будет брать точки. Измените его, если нужно игнорировать фоновый 3D-шум.

  • Воксель хар. элемента, мм — мера объема для исключения лишних точек из входных данных алгоритма. Чем больше значение, тем большее количество точек будет исключено и тем быстрее будет работать алгоритм. Увеличивать значение следует с осторожностью, т.к. это влияет на точность работы алгоритма.

  • Уровень 3D-шума, (0.01-0.02) — параметр для корректировки степени отбраковки точек. Следует увеличивать для облаков точек с шумными областями. Уменьшение приведет к повышению надежности работы алгоритма и увеличению времени работы. Рекомендуемый диапазон — 0.01–0.02.

Возможные ошибки глобальной регистрации

• После окончания работы поверхности находятся в беспорядочном состоянии (см. левую иллюстрацию на Рис. 95) или положение поверхностей не изменилось. Обычно это связано с тем, что в приложение настроено для другого типа сканера, не для того, которым снимались данные. Измените тип устройства в настройках (см. Настройки алгоритмов).

• Алгоритм отработал успешно, но между двумя или большим количеством сканов наблюдается разрыв (см. Рис. 95, справа). Выберите на Рабочей области только эти сканы и запустите алгоритм глобальной регистрации для них. Если после отработки алгоритма сканы приблизились друг к другу, но не сошлись, запустите алгоритм снова, увеличив количество итераций, и повторяйте это до полной сходимости, после чего снова запустите глобальную регистрацию для всех данных. Если проблемных сканов несколько, и свести их вместе не удается, попробуйте совместить два из них. Постепенно увеличивайте количество сканов, пока все они не соберутся.

Рис. 95 Ошибки глобальной регистрации: некорректные настройки слева и разрыв между сканами справа.

Перенос трансформаций

Иногда может быть полезным переносить трансформации из одного скана в другой (см. Сценарии использования переноса трансформаций). Перенос трансформаций означает, что все преобразования кадров скана, полученные в результате применения различных инструментов Artec Studio, последовательно повторяются для всех кадров другого скана. Преобразования исходного скана как целого также копируются в целевой скан, включая статус глобальной регистрации.

Примечание

В принципе, вы можете переносить трансформации из одного скана в любой другой скан. Однако практический интерес представляют только случаи, когда исходный и целевой сканы являются копиями друг друга.

Чтобы перенести трансформации из одного скана в другой, выполните следующие действия:

1. В Рабочей области щелкните правой кнопкой мыши исходный скан и выберите в контекстном меню Скопировать трансформации (см. Рис. 96, слева). Трансформации исходного скана и его кадров будут сохранены.

2. Выберите один или несколько целевых сканов.

3. Щелкните правой кнопкой мыши выбранный скан (сканы) и выберите в контекстном меню Вставить из <имя исходного скана> (см. Рис. 96, справа).

Все сохраненные трансформации будут последовательно применены к выбранным сканам и их кадрам. После завершения переноса информация о сохраненных трансформациях будет стерта.

Вы можете использовать соответствующие кнопки окна 3D вида, чтобы отменить или повторить перенос трансформаций (см. История изменений проекта).

Рис. 96 Перенос трансформаций: копирование трансформаций (слева) и их применение (справа)

Сценарии использования переноса трансформаций

Сценарий 1: экономия времени при обработке HD сканов

Глобальная регистрация HD сканов – очень трудоемкая операция. Она занимает в несколько раз больше времени, чем в случае SD сканирований. Для экономии времени можно использовать следующую схему:

1. Сделайте копию HD скана.

2. Обращаясь с данной копией как с SD сканом, выполните все необходимые трансформации, включая глобальную регистрацию.

3. Перенесите трансформации из копии в исходный HD скан.

Сценарий 2. Экономия времени при работе с резервными копиями сканов

Глобальная регистрация занимает больше времени, чем любое другое преобразование сканов и кадров. Поэтому замена глобальной регистрации переносом трансформаций может сэкономить время.

Рассмотрим следующий сценарий:

1. Вы делаете резервные копии сканов, и затем работаете только с их оригиналами.

2. Предположим, вы удалили лишние части сканов с помощью Ластика, запустили Глобальную регистрацию, затем применили алгоритм Удаления полигон. шума и, наконец, выполнили операцию Фьюжн.

3. Изучив полученную модель, вы пришли к выводу, что вы удалили слишком много при работе с Ластиком и/или алгоритмом Удаления полигон. шума.

Теперь вам необходимо отменить все предыдущие операции и еще раз повторить последовательность действий, включая Глобальную регистрацию. Чтобы избежать последнего и сэкономить время, вы можете вместо этого перенести трансформации из текущих сканов в их резервные копии, а затем продолжить работу с этими резервными копиями.

Триангуляция сканов Ray

Приложение предлагает два способа преобразования поверхностей облаков точек в повсеместно используемые модели:

• Операцию Фьюжн

• Специальный алгоритм триангуляции

Последний подход предпочтительнее, чем фьюжн, с точки зрения скорости. Он создает полигональную сетку из исходного облака точек, упрощая его структуру.

Для запуска этого алгоритма, выполните шаги:

1. Отметьте скан с Artec Ray, используя флаг на панели Рабочая область.

2. Запустите Инструменты из левой панели инструментов.

3. При необходимости укажите Коэффициент прореживания и установите любой пороговый фильтр.

4. Нажмите Применить.

Режим	Простой, Адаптивный (учет дистанции)	Адаптивный принимает в расчет расстояние от сканера, в то время как Простой удаляет точки с фиксированным шагом (Коэффициент прореживания).
Коэффициент прореживания	1–10	Чем больше значение, тем больше точек будет отброшено. 1 оставляет облако точек без изменений. 2 отбрасывает половину точек, 4 сохраняет около 25% от общего количества точек, 10 — около 10%.
Сшивать секции	Вкл/Выкл	Включите его, чтобы сшить секции сканов облаков точек
Отображать сетку на основе	Цвета вершин, Разные цвета для секций, Один произвольный цвет	Он способен раскрасить выходную модель на основе Цветов вершин или секций, составляющих скан облака точек. Последний выдаст разноцветную модель.
Желаемая длина ребра, мм		Метод Адаптивный (учет дистанции) пытается поддерживать эту длину стороны треугольников в рамках всей модели.
Длина ребра полигона (макс), мм	Более 0.1 мм 1	Алгоритм удалит треугольники с длинами ребер, превышающими указанное значение.
Угол полигона (мин), град	1–60 1	В полученной сетке не будет полигонов с углами (в градусах), меньшими указанного предела. С экстремально большими значениями, выходящими за пределы рекомендуемого диапазона, сетки может и вовсе не получиться.
Угол падения (макс), град	0.1–90 1	Если угол между нормалью к треугольнику и направлением обзора сканера больше указанного, то этот треугольник подлежит удалению.
Угол падения между вершинами (макс), град	0.1–90 1	Алгоритм удалит треугольники, ребра которых образуют углы (по направлению к точке обзора сканера), превышающие указанный лимит (в градусах).

1(1,2,3,4)

Чтобы отключить определенный фильтр, используйте значение 0.

Создание моделей (Фьюжн)

Фьюжн — процесс создания полигональной 3D-модели. Его можно представить как процесс расплавления и последующего отвердевания отснятых и обработанных кадров. Фьюжн является самой интересной частью обработки, потому что полигональная 3D-модель — это именно то, что пользователи ожидают увидеть, выполняя 3D-сканирование. Для ее получения вы можете воспользоваться одним из следующих алгоритмов с «говорящими» названиями (см. сводную информацию в Таблица 13):

• Быстрый фьюжн дает быстрые результаты.

• Гладкий фьюжн полезен при сканировании человеческого тела ввиду его способности компенсировать незначительные движения сканируемого.

• Точный фьюжн превосходно реконструирует мелкие детали и подходит как для промышленных объектов, так и для человеческих тел. Кроме того, это единственный режим, способный раскрыть все возможности сканера Artec Spider.

Рис. 97 Модели человека, полученные с помощью различных алгоритмов: Быстрый фьюжн (слева), Гладкий фьюжн (в середине) и Точный фьюжн (справа).

Рис. 98 Модели подошвы, полученные с помощью различных алгоритмов: Быстрый фьюжн (слева), Гладкий фьюжн (в середине) и Точный фьюжн (справа).

Таблица 13 Сравнение режимов фьюжн.

	Быстрый фьюжн	Гладкий фьюжн	Точный фьюжн
Применение	Быстрый результат для больших объемов данных; также для измерений	Большие объемы шумных данных с отсутствующими участками, сканы движущихся объектов	Сканы с Artec Spider; сканы с мелкими деталями и острыми гранями
EVA	resolution не менее 0,5
Spider	resolution не менее 0,15
Leo	resolution не менее 0.6
Заполнять дыры	Неприменимо	Доступно
Свойства	Создает относительно шумные поверхности.	Более сглаженные результаты. Режим позволяет компенсировать незначительные движения, но не рекомендуется использовать для точных измерений. Относительно медленный.	Более высокий уровень детализации. Быстрее, чем Гладкий фьюжн, но может усиливать имеющийся шум.

Чтобы получить модель,

1. Убедитесь, что сканы, которые вы собираетесь склеить, прошли Глобальную регистрацию.

2. Отметьте сканы на панели Рабочая область с помощью значка .

3. Откройте панель Инструменты.

4. Выберите необходимый режим, указав, при необходимости, значения параметров.

5. Нажмите Применить.

6. Как только алгоритм завершит работу, в окне 3D вида и на панели Рабочая область появится модель с названием, соответствующим названию алгоритма.

Следующие параметры используются в алгоритмах фьюжн:

• 3D разрешение, мм — шаг сетки (в миллиметрах), используемой алгоритмом для построения полигональной модели. Другими словами, этот параметр определяет среднее расстояние между двумя точками модели. Чем меньше значение 3D разрешения, тем четче форма. При указании значений следует руководствоваться стандартными значениями, нижними границами в Таблица 13 и Ошибкой.

• Заполнять дыры — параметр управляет заполнением дыр в реконструируемой модели; недоступен для Быстрого фьюжн. Существуют следующие способы заполнения дыр:

  • С радиусом менее… — все отверстия с радиусом, не превышающим значение, указанное в поле Радиус дыры (макс), мм (в миллиметрах), будут заполнены.

  • Все (водонепроницаемая) — автоматически заделывает все отверстия в модели

  • Позже, вручную — опция предлагает вручную заполнить отверстия на автоматически открываемой панели Исправить дыры

  • Никакие — не заполняет дыры

• Удалять метки позволяет удалять небольшие выпуклости с поверхностей в тех местах, где были приклеены метки (см. Сканирование с помощью меток). Недоступна для Быстрого фьюжн.

• Уменьшение шума блика позволяет значительно снизить уровень шума, связанного с бликами, в моделях, полученных при сканировании с помощью Artec Micro. Эта опция доступна только при выборе Artec Micro в раскрывающемся списке Предустановка и только для операций Гладкий фьюжн и Точный фьюжн.

Рис. 99 Панель Инструменты: параметры алгоритма фьюжн.

Ошибки алгоритма фьюжн

Иногда на получившейся в результате фьюжн 3D-модели возникают различные дефекты, некоторых из них можно исправить созданием дополнительных сканов, другие — с помощью инструментов обработки модели, описание которых приведено в следующем разделе.

Рис. 100 Шум на поверхности из-за недостаточного количества данных (слева) и улучшенная модель после добавления еще одного скана (справа)

К ошибкам, которые можно исправить съемкой дополнительных сканов, относится шум небольшой амплитуды на поверхности (см. Рис. 100, слева). Данный эффект обычно указывает на то, что в проблемной области мало снятых кадров. Количество кадров, необходимых для устранения подобного шума, зависит от отражающих свойств снимаемой поверхности. Исправить ошибку можно, сняв еще один скан, покрывающий шумную область (см. Рис. 100, справа).

Иногда наличие шума вызвано недостаточным количеством ракурсов, с которых сканировался объект. Области, снятые под большим углом, получаются более шумными, чем снятые под прямым углом. В таком случае ошибка исправляется съемкой дополнительного скана под нужным ракурсом.

Если условия съемки или свойства объекта не позволяют снять достаточное количество данных, модель можно исправить, воспользовавшись инструментами Исправить дыры (Заполнение дыр) или Сглаживание (Сглаживание (Инструменты)). Если подобные проблемы возникают часто, следует уменьшить скорость движения сканера вокруг объекта при сканировании, либо увеличить частоту кадров при съемке (см. Уменьшение скорости сканирования).

Обработка моделей

Получившаяся в результате фьюжн модель может содержать дефекты поверхности, связанные с ошибками, возникающими в процессе сканирования или регистрации. Для исправления подобных ошибок в Artec Studio предусмотрен ряд инструментов:

• Дефекты исправляет ошибки триангуляции модели.

• Фильтр мелких объектов удаляет мелкие объекты, расположенные возле поверхности модели.

• Исправить дыры в полуавтоматическом режиме заполняет дыры и сглаживает края модели.

• Заполнение дыр автоматически заполняет дыры в модели

• Сглаживание отфильтровывает шум небольшой амплитуды на всей модели

• Сглаживающая кисть позволяет вручную сгладить наиболее шумные участки поверхности

• Упрощение полигон. структуры уменьшает число полигонов в модели, минимизируя потери точности

• Изотропная ретриангуляция создает модель с равномерной сеткой треугольников и геометрией, максимально приближенной к исходной

Каждый из этих алгоритмов обрабатывает все сканы, выделенные на Рабочей области, и в случае успешного завершения работы замещает исходные данные полученными результатами. Если результат работы алгоритма неудовлетворителен, исходные данные можно вернуть, воспользовавшись кнопкой Отменить на Рабочей области.

Фильтр мелких объектов

Если вы не удалили полигональный шум перед фьюжн (см. Удаление 3D-шума (полигон. шума)), то Artec Studio может отвердить его и оставить на сцене в виде небольших отдаленных фрагментов.

Эти полигональные фрагменты можно эффективно удалять, используя алгоритм фильтрации.

Чтобы удалить их, на Рабочей области выделите только редактируемую в данный момент модель и откройте панель Инструменты. Нажмите кнопку Применить рядом с алгоритмом Фильтр мелких объектов (см. Рис. 101). При нажатии на стрелке рядом с кнопкой открывается закладка настроек алгоритма. Вы можете настроить следующие параметры:

• Удалять поверхности

  • Все, кроме большего — при выборе этой опции из раскрывающегося меню алгоритм удалит все объекты, кроме объекта с наибольшим количеством полигонов

  • Меньше указанного удаляет все объекты, количество полигонов в которых меньше заданного в параметром Число полигонов (макс).

• Число полигонов (макс) — максимальное число полигонов для режима Меньше указанного.

Рис. 101 Удаление мелких объектов: до (слева) и после (справа).

Кисть удаления деталей (Редактор)

Удаление нежелательных геометрических элементов часто требует последующей обработки образовавшихся в модели отверстий. Кисть удаления выбросов комбинирует функции Ластика и инструмента Заполнение дыр и позволяет значительно повысить производительность вашего труда. Чтобы использовать ее, выполните следующие действия:

Предупреждение

При редактировании текстурированной модели имейте в виду следующее. Поскольку текстура на измененную поверхность наложится некорректно, Кисть удаления деталей удалит ее с модели. Поэтому вам потребуется повторить текстурирование после завершения редактирования.

Рис. 102 Кисть удаления деталей: дефект на отсканированной поверхности (слева), результаты применения инструмента (справа).

1. Выберите одну модель на панели Рабочая область.

2. Откройте панель Редактор из боковой панели и нажмите кнопку Кисть удаления деталей или клавишу D.

3. На панели Редактор выберите нужный тип выделения.

4. Ознакомьтесь с инструкциями для каждого режима и выделите участки на модели, которую вы хотите изменить. Чтобы очистить все выделенные области, нажмите Снять выделение.

5. Нажмите Применить. Программа удалит деталь, закроет отверстие и сгладит поверхность.

Чтобы отменить изменения, нажмите на панели Рабочая область или в меню Правка или примените Ctrl + Z. Каждое нажатие кнопки Применить генерирует запись истории команд. Чтобы отменить несколько операций, используйте раскрывающееся меню кнопки и выберите самую нижнюю запись.

Типы выделений

Тип	Иллюстрация	Применение
Двумерное		Удерживайте Ctrl и используйте Колесо прокрутки, чтобы настроить размер инструмента. Покрасьте с помощью клавиш Ctrl+ЛКМ, чтобы создать выделение.
Трехмерное		См. выше.
Прямоугольное		Используйте Ctrl+ЛКМ, чтобы выделить прямоугольную область.
Лассо		Используйте Ctrl+ЛКМ для свободного выделения неровных областей. Вы можете отпустить ЛКМ (не Ctrl) и продолжить нажимать на нужные точки, чтобы получить выделение нужной формы.
Отсечение плоскостью		Создайте выделение, как в режиме Двумерное. Как только вы отпустите кнопку мыши, появится плоскость. При необходимости отрегулируйте уровень плоскости, используя Колесо прокрутки, удерживая нажатой кнопку Ctrl+Shift или свободно сориентируйте плоскость в трехмерном пространстве. Для этого нажмите Alt, чтобы отобразить специальный орган управления. Затем, продолжая удерживать клавишу, перетащите нужное кольцо управления.

Если вам нужно отменить выбор какого-либо участка, удерживайте Ctrl + Alt и повторно выделите эту область. Чтобы отменить все выделения, нажмите Снять выделение.

Если установлен флажок Выделить насквозь, все поверхности модели будут затронуты. Если нет, кисть будет работать только на видимой поверхности.

См.также

Горячие клавиши в Редакторе.

Рис. 103 Применение Отсечение плоскостью в Кисти удаления деталей.

Сглаживание

Сглаживание (Инструменты)

Алгоритм сглаживания позволяет сгладить шумные области на 3D-модели. В приложении Artec Studio существует два инструмента: автоматическое сглаживание всей модели и ручное сглаживание отдельных областей, обозначенных кисточкой (см. Сглаживающая кисть (Редактор)).

Для запуска автоматического сглаживания откройте панель Инструменты и выберите команду Сглаживание. Вам нужно задать единственный параметр — Шаги (количество итераций, которое должен выполнить алгоритм).

Сглаживающая кисть (Редактор)

Сглаживающая кисть — это инструмент, позволяющий сглаживать локальные участки модели, не затрагивая области, не требующие обработки (более подробно об автоматическом сглаживании см. в параграфе Сглаживание (Инструменты)).

Чтобы применить Сглаживающую кисть,

1. Выберите только одну модель.

2. Откройте панель Редактор и нажмите иконку или клавишу S.

3. Нажмите клавишу Ctrl, и вокруг курсора в окне 3D вида появится оранжевое участок.

4. Измените размер кисти, если нужно:

   • Используйте или комбинации клавиш Ctrl + [ и Ctrl + ], или

   • Задействуйте Колесо прокрутки.

   • Введите размер (в миллиметрах) в поле Размер кисти.

   • Также вы можете передвигать ползунок на панели Сглаживающая кисть.

5. Задайте интенсивность сглаживания при необходимости:

   • Введите нужное значение в поле Интенсивность сглаживания или

   • Отрегулируйте положение ползунка.

6. Удерживайте ЛКМ и покрасьте участок поверхности, чтобы применить к нему сглаживание. Инструмент сгладит все выделенные области (см. Рис. 104, справа).

Чтобы отменить изменения, нажмите на панели Рабочая область или клавиши Ctrl + Z столько раз, сколько необходимо для возврата к исходному состоянию модели. Каждый мазок кисти создает запись истории команд.

Рис. 104 До сглаживания (слева) и сглаживание плохо отсканированного участка (справа)

Сглаживание краев

Вкладка Края позволяет сгладить неровные края модели.

Чтобы сгладить край или любую его часть, выполните следующие действия:

1. Открыть Исправить дыры → Края. Вам будет показан список краев, обнаруженных на поверхности. Дефекты отсортированы по их полной длине.

   • Установите флажок рядом с краем в списке, чтобы выбрать весь край 2.

   • В окне 3D вида, удерживая нажатой ЛКМ, перетащите квадратный элемент управления, чтобы указать часть края.

   • Нажмите кнопку Выбрать всё, чтобы выбрать все края.

2. Artec Studio выделит эти края красным цветом и нарисует желтые кривые, изображающие сглаженные границы, рядом с ними.

3. Используйте ползунок Интенсивность, чтобы при необходимости контролировать интенсивность сглаживания краев.

4. Нажмите Сгладить края.

5. Нажмите Применить, чтобы подтвердить результаты. Если результаты не удовлетворительны, используйте кнопку для отмены последних изменений.

2

Если выбран параметр Перемещать камеру в выделенную область, модель автоматически повернется, чтобы отобразить выбранное отверстие.

Рис. 105 Выделение границ для сглаживания краев

Рис. 106 Результаты алгоритма сглаживания краев.

Заполнение дыр

Иногда форма сканируемого объекта или условия съемки не позволяют должным образом отсканировать все части сцены. В результате на склеенной модели могут остаться дыры. В таких случаях для интерполяции поверхности вы можете использовать один из инструментов заполнения дыр.

Мосты, или интеллектуальное заполнение отверстий

Вкладка Мосты предназначена для соединения пары фрагментов края путем построения поверхности, которая соответствует кривизне соседних поверхностей.

Чтобы создать мост, выполните следующее:

1. Открыть Исправить дыры → Мосты. Все отверстия будут выделены красным.

2. Укажите два противоположных фрагмента 3, между которыми будет проходить мост (Рис. 108). Для этого существует два способа:

   Быстрый способ	Метод с клавишей Ctrl
   Выполните приведенные ниже шаги для каждого фрагмента:	Щелкните один раз мышью в любом месте в окне 3D вида для включения данного метода, затем выполните приведенные ниже шаги для каждого фрагмента:
   Наведите курсор на край. Часть этого края автоматически подсветится, показывая будущий фрагмент. Перемещайте курсор по краю, чтобы выбрать нужное место для фрагмента. Нажмите ЛКМ, чтобы подтвердить созданный фрагмент.	Нажмите и удерживайте Ctrl, а затем наведите курсор на край. Нажмите и удерживайте Ctrl+ЛКМ, чтобы начать рисовать фрагмент. Удерживая Ctrl+ЛКМ, перемещайте курсор, чтобы указать фрагмент целиком. Отпустите Ctrl+ЛКМ, чтобы подтвердить созданный фрагмент.

3. Как только вы подтвердите второй фрагмент, появится предварительный вид моста.

4. При необходимости с помощью квадратных маркеров изменения размера скорректируйте ширину и положение моста.

5. При необходимости отрегулируйте кривизну моста с обеих сторон и Гладкость моста.

6. Нажмите Построить мост, чтобы подтвердить создание моста.

Рис. 107 Слева направо: исходные поверхности, предварительное изображение моста, действительный мост.

Рис. 108 Задание фрагментов. Правильные фрагменты способны восстановить исходную геометрию.

В таблице ниже перечислены возможные действия, соответствующие параметрам и командам этого инструмента.

Подготовьте края, удаляя неровности	Установите флажок Сначала сгладить края
Сохранять исходную геометрию (Рис. 108)	Снимите флажок Сначала сгладить края
Сгладить поверхность моста	Используйте ползунок Гладкость моста,
Изменить позицию предварительного просмотра моста	Потяните квадратные маркеры рядом в углах предварительного вида моста
Отрегулируйте натяжение моста	Используйте интерактивные ползунки Кривизна (начало, конец)
Удалить предварительный просмотр моста	Нажмите Очистить предпросмотр или клавишу Delete

3

Обычно мост проходит между двумя противоположными фрагментами одного отверстия. В сложных случаях вы можете использовать фрагменты на разных отверстиях или краях.

Сглаживание или сохранение краев

Сглаживание краев не всегда полезно. Если мост не смог воссоздать исходную геометрию, попробуйте выполнить одно или несколько действий из следующего списка:

• Снимите флажок Сначала сгладить края.

• Используйте малые или средние значения ползунка Гладкость моста (Рис. 109).

• Правильно выбирайте фрагменты.

Рис. 109 Малые значения гладкости слева и максимальные справа.

Автоматическое заполнение дыр

Для быстрого и автоматического заполнения отверстий используйте алгоритм Заполнение дыр на панели Инструменты. Алгоритм обрабатывает только дыры с периметрами ниже порогового значения, указанного в Периметр дыры (макс), мм (максимальная длина периметра отверстия в миллиметрах).

Нажмите кнопку , чтобы получить доступ к этому параметру.

Рис. 110 Автоматический алгоритм заполнения дыр: исходная модель слева, обработанная справа.

Правка дыр

В отличие от Мостов, вкладка Дыры заполняет отверстия плоскостью.

1. Откройте Исправить дыры из боковой панели.

2. Выберите вкладку Дыры. Отобразится список дыр, обнаруженных на поверхности. Эти дефекты отсортированы по длине их периметра.

3. Выберите дыру в окне 3D вида или установите флажок рядом с ней в списке. Artec Studio выделит эти дыры красным (см. Рис. 111).

   Примечание

   Если выбран параметр Перемещать камеру в выделенную область, модель автоматически повернется, чтобы отобразить выбранное отверстие.

   Подсказка

   Используйте кнопки Выделить все и Снять выделение на панели для выделения/снятия выделения со всех границ соответственно.

4. Нажмите Заполнить дыры, чтобы исправить вашу модель.

5. Нажмите Применить, чтобы подтвердить результаты. Если результаты не удовлетворительны, используйте кнопку для отмены последних изменений.

Рис. 111 Две дыры отмечены для исправления.

Рис. 112 Результат работы алгоритма Заполнить дыры.

Если вы попытаетесь выйти из режима Исправить дыры без принятия изменений, программа запросит подтверждение.

Упрощение полигональной структуры

Модель, полученная после алгоритма фьюжн, может быть не совсем оптимальной для некоторых приложений, поскольку содержит большое количество полигонов. Это увеличивает объем памяти, занимаемый моделью, и затрудняет ее дальнейшую обработку. Для того чтобы оптимизировать размер модели, сохраняя точность, воспользуйтесь алгоритмом Упрощения полигон. структуры.

Рис. 113 Упрощение полигональной структуры: исходная модель слева, оптимизированная справа.

Выделите модель и откройте панель Инструменты. Доступно два алгоритма упрощения.

Стандартный алгоритм

Откройте раскрывающуюся вкладку настроек алгоритма, нажав на кнопку рядом с названием Упрощение полигон. структуры. Выберите подходящий для вас способ обработки (определяется значением параметра Цель при упрощении):

• Отклонение формы оптимизирует модель с сохранением заданной точности: параметр Максимальное отклонение формы, мм задает максимально допустимое отклонение оптимизированной модели от исходной (в миллиметрах), по достижении которого процесс оптимизации прекращается.

• Удалять малые полигоны выполняет простую оптимизацию полигональной структуры, удаляя треугольники, длина ребер которых не превышает значение параметра Длина ребра полигона (макс), мм (в миллиметрах).

• Число полигонов упрощает модели до заданного количества треугольников, определяемого параметром Число полигонов. Алгоритм минимизирует отклонение получаемой модели от исходной, но финальное значение этого отклонения неизвестно до завершения обработки. Используйте данный метод, когда вы знаете, сколько треугольников должна иметь финальная модель.

  Совет

  Чтобы определить количество треугольников, раскройте панель Свойства соответствующей модели на панели Рабочая область.

• Сохранять текстуру аналогичен алгоритму Число полигонов, но предназначен для использования на моделях, текстурированных методом Атлас (см. Наложение текстуры (Последовательность)). Метод не только упрощает полигональную сетку, уменьшая количество треугольников, но и сохраняет текстуру модели.

Совет

Поскольку UV-методы имеют свойство незначительно уменьшать разрешение текстуры, рекомендуется использовать их только когда недоступны сырые сканы. В общем случае, лучше упрощать модели, используя один из обычных методов, а затем снова применять текстуру.

Первые три указанные выше метода имеют дополнительный параметр:

Сохранять края оставляет границы модели неизменными. Упрощение сетки на границах скана может вызвать искажение их геометрии. Если сохранение геометрии границ более важно, чем упрощение полигональной структуры, следует выставить данный флаг. В противном случае снимите флаг, и алгоритм упростит полигональную структуру на границе.

Рис. 114 Опции, управляющие видом границ: Сохранять края включена (слева) и выключена (справа).

После окончания настройки алгоритма запустите его, нажав кнопку Применить.

Примечание

Оптимизация сетки может быть достаточно длительной операцией, в случае если параметры исходной и оптимизированной моделей сильно отличаются (например, если в режиме Отклонение формы задано большое значение отклонения, или если в режиме Число полигонов требуемое количество полигонов намного меньше числа полигонов в исходной модели). Операция может окончиться неудачей из-за недостатка оперативной памяти, в случае если исходная 3D-модель содержит очень большое количество полигонов. Освободите память, закрыв неиспользуемые приложения и оптимизировав использование памяти в Artec Studio. Подробнее см. sub:general_memory, sub:history_of_commands и sec:project_loadunload.

Быстрое упрощение полигональной структуры

Алгоритм Быстрое упрощение полигон. структуры работает быстрее, чем стандартный. Для того чтобы запустить его, выполните следующие шаги:

1. Откройте выпадающее окно настроек алгоритма, нажав на кнопку рядом с названием Быстрое упрощение полигон. структуры.

2. В поле Число полигонов укажите необходимое количество треугольников в результирующей модели. Чтобы узнать число треугольников в исходной модели, дважды нажмите на нее на панели Рабочая область.

3. Установите нужное значение опции Нестрогое число полигонов:

   • Если данный флаг выключен, то значение, указанное в поле Число полигонов, остается неизменным.

   • Если этот флаг включен и алгоритм не может создать поверхность с указанным количеством треугольников (Число полигонов), то Artec Studio автоматически изменит это значение. Другими словами, главная цель — улучшение качества финальной поверхности.

4. Нажмите Применить, чтобы запустить алгоритм.

Регистрация фотографий

Алгоритм регистрации фотографий Artec Studio предоставляет возможность накладывать на модели текстуры с помощью фотографий. Фотографии объекта можно использовать для проецирования текстуры на фьюжн. Этот передовой подход к текстурированию может быть использован для съемки сложных текстур и значительного улучшения моделей.

Подготовка объекта

Чтобы получить наилучшие результаты текстурирования, до начала сканирования и фотосъемки важно изучить приведенные ниже советы и следовать им.

1. Перед фотосъемкой убедитесь, что объект имеет заметные текстурные особенности.

2. Для больших объектов с однотонными поверхностями добавьте дополнительные элементы на задний план, чтобы выделить текстуру. Однако, если вам придется поворачивать объект, то лучше использовать простой фон.

3. Обеспечьте адекватное и равномерное освещение. Для камер с низкой светочувствительностью рекомендуется использовать внешнее студийное освещение. Не используйте вспышку.

4. Если выдержка слишком велика для того, чтобы держать камеру в руках, используйте штатив.

5. Убедитесь, что объект остается неподвижным во время сканирования и фотосъемки. Если вам необходимо повернуть или переместить объект для сканирования со всех сторон, рекомендуется делать фотографии сразу после сканирования в одном положении, прежде чем перемещать объект для сканирования в другом положении.

Фотосъемка

Фотографии для регистрации можно сделать любой зеркальной камерой или смартфоном с хорошей фотокамерой. Для получения оптимальных результатов важно делать снимки хорошего качества, резкие и яркие, а не зашумленные и размытые. Вот несколько рекомендаций по созданию фотографий хорошего качества для текстурирования.

1. Делайте снимки с подходящего расстояния, не меняйте его. Объект должен быть в центре фотографии и занимать максимум места с минимальными фоновыми деталями.

2. Отрегулируйте и зафиксируйте фокусное расстояние, экспозицию и диафрагму.

   Примечание

   Для правильной регистрации все фотографии должны быть сделаны с одинаковым фокусным расстоянием и разрешением.

3. Не поворачивайте камеру и не меняйте ориентацию. Снимайте все фотографии или вертикально, или горизонтально.

4. При перемещении камеры делайте следующие друг за другом фотографии с перекрытием не менее 66% (2/3 overlap). Сделайте серию фотографий наподобие текстурных кадров, которые снимают сканеры Artec.

5. Сфотографируйте каждый элемент объекта не менее 3 раз.

6. Не следует фотографировать любые дополнительные объекты, которые могут нарушить текстуру сканируемого объекта, например пьедестал, на который помещен объект.

7. Рекомендуется конвертировать все фотографии в формат .jpeg с сохранением их EXIF-информации.

Вы можете применять к фотографиям такие типы постобработки как коррекция цвета или корректировка баланса белого, но при этом рекомендуется обрабатывать все фотографии одинаковым образом.

Наложение текстуры (Последовательность)

После того, как все необходимые фотографии сделаны, сохраните их в папке в вашей операционной системе. Создайте 3D-модель объекта с помощью стандартных процедур, включая фьюжн. Затем, чтобы применить фототекстуру, выполните следующие действия:

1. Выберите пункт меню Файл → Импорт → Импортировать фотографии. Выберите все необходимые фотографии, и они появятся в Рабочей области.

   Примечание

   Алгоритм регистрации фотографий не может обрабатывать одновременно фотографии с разных камер. За один раз импортируйте или выбирайте фотографии, снятые только одной камерой.

2. В Рабочей области выберите все сканы, использованные для coздания модели, фьюжн и фотографии (все три элемента).

3. Откройте панель Инструменты и найдите раздел Регистрация фото.

4. Выберите нужные значения параметров регистрации фото. См. Параметры регистрации фотографий.

5. Нажмите Применить.

6. Как только фотографии будут зарегистрированы, перейдите к процедуре Текстурирования и примените текстуру к модели.

Параметры регистрации фотографий

Предварительная обработка изображений	Вкл/Выкл	Включите, чтобы применить контраст к изображениям сканера. Для Eva, Leo или Spider (если объект был снят с большого расстояния и текстуры темные).
Настройка дескриптора	Нормальный, Средний или Высокий	Настройка дескриптора влияет на качество получаемой текстурной информации при регистрации фотографий. Более высокое значение настройки соответствует большему количеству деталей и более низкому порогу (threshold) при сегментации изображений. Другими словами, для фотографий с большим количеством деталей выберите Высокий и так далее.
Поле зрения камеры		Artec Studio определяет это значение автоматически, используя метаданные фотографии. Однако в случае ошибочных метаданных следует указать точное значение поля зрения камеры (в градусах).

Текстурирование

Для сканеров Artec, оборудованных цветной камерой, доступна возможность съемки трехмерных поверхностей с текстурой. Текстурированием называется процесс проецирования текстуры отдельных отснятых кадров на склеенную модель.

Подготовка модели

Чтобы воспользоваться преимуществом наличия текстуры, выполните следующие шаги:

1. Убедитесь, что флажок Не снимать текстуру снят.

2. При необходимости настройте частоту съемки текстурных кадров (см. Режим записи текстур или Частота съемки текстурных кадров).

3. Не отключайте вспышку сканера.

4. В режиме Предпросмотр отрегулируйте яркость текстуры, используя одноименный ползунок на панели Съемка.

5. Отсканируйте объект, используя любой метод позиционирования. Отснятые кадры помечаются «шахматкой» на панели Рабочая область (в режиме просмотра поверхностей) (см. Рис. 58, справа).

6. Обработайте данные и создайте 3D-модель, принимая во внимание список в начале главы Обработка данных или Использование Автопилота.

7. Запустите алгоритм упрощения полигональной структуры для полученной модели (см. Упрощение полигональной структуры). Это позволит ускорить операцию текстурирования.

8. Воспользуйтесь панелью Текстура для наложения текстуры на модель.

Наложение текстуры (Последовательность)

Полученная после фьюжн трехмерная модель не содержит информации о текстуре. Чтобы наложить текстуру на модель, выполните следующие действия:

1. Откройте панель Текстура.

2. Выберите модель из первого списка (см. Рис. 115); Artec Studio будет текстурировать эту модель.

3. Из второго списка выберите сканы, из которых вы построили модель (эти сканы содержат необходимые текстуры 4), или фотографии, которые вы зарегистрировали с помощью процедуры регистрации фотографий.

4. Далее вам необходимо выбрать метод применения текстуры к модели. Доступно два метода:

   • Предпросмотр (карта треугольников)

   • Экспорт (текстурный атлас)

5. Выберите нужный Размер выходной текстуры 5 и другие опции при необходимости (Дополнительные настройки).

6. Нажмите Применить, чтобы запустить процесс текстурирования 6.

7. Наконец, когда текстура готова, откорректируйте ее, если необходимо.

4

Обратите внимание, что текстурные кадры из сканов Leo, которые выглядят немного зачерненными при предварительном просмотре в окне 3D вида, не будут использоваться для текстурирования модели (подробнее см. в Особенности отображения текстур на сканах с Leo).

5

Текстурирование с разрешением 16K (16384x16384) доступно, только если ваша видеокарта имеет как минимум 3 ГБ видеопамяти.

6

В целях оптимизации использования ресурсов компьютера перед текстурированием из оперативной памяти выгружаются все поверхности, кроме тех, что необходимы для текстурирования. Более подробно выборочная загрузка данных проекта описана в разделе sec:project_loadunload.

Чтобы уменьшить или увеличить разрешение (Размер выходной текстуры) уже примененной текстуры, вы можете применить ее заново в несколько раз быстрее, используя опцию Экспорт (переиспользование карты UV).

Для репликации текстуры с текстурированной модели, а не с сырых сканов, используйте Экспорт (перенос с модели). Убедитесь, исходная модель выбрана в поле Выберите источник текстуры. Использование текстур с текстурированных моделей может быть полезно в следующих случаях:

• Утеряны исходные сканы.

• При необходимости реплицировать текстуру, измененную с помощью Кисти восстановления структуры.

• Для ускорения текстурирования идентичных моделей или моделей, прошедших процедуру обработки Кистью удаления деталей.

Рис. 115 Выбор метода текстурирования и настройка его параметров.

Предупреждение

Не рекомендуется накладывать текстуру на модели, геометрия или положение которых претерпели значительные изменения. Алгоритм наложит текстуру некорректно, если вы ранее совершили любое из следующих преобразований:

• Позиционирование или преобразование модели относительно ее исходных сканов

• Нежесткое выравнивание

• Удаление крупных частей модели

Все эти операции производите только после текстурирования.

Режимы

Таблица 14 Сравнение методов наложения текстуры.

Режим	Искажения текстуры	Скорость	Кол-во текстур	Управление разрешением текстуры
Для предпросмотра	Пропорции треугольников искажаются	Быстрый	Одна и более	Настройка размера треугольников и разрешения изображения текстуры
Для экспорта	Пропорции треугольников сохраняются	Медленный	Только одна	Настройка разрешения изображения текстуры

Текстурирование для предпросмотра (карта треугольников)

Метод Предпросмотр переносит все текстурированные треугольники на квадратное изображение текстуры (или серию изображений). Вы можете настроить Размер треугольников (в пикселях) 7, используя одноименный ползунок (см. Рис. 116, справа). Размер выходной текстуры можно выбрать из выпадающего списка (максимальный размер текстуры ограничен возможностями установленной видеокарты). При изменении размеров треугольников/текстур в поле Оценка будет отображаться ожидаемое количество текстур, однако, реальное количество их может немного отличаться.

7

Размер треугольника задается числом пикселей на сторону треугольника.

Текстурирование для экспорта (текстурный атлас)

Метод Экспорт разрезает поверхность на фрагменты, затем разворачивает их на плоскость и размещает на изображении указанного размера (см. Рис. 116 (середина) и Рис. 70 в Отображение границ текстурного атласа). Этот метод требует больше времени, чем метод Предпросмотр, но получаемая текстура гораздо более удобна для последующего ручного редактирования.

Рис. 116 Методы наложения текстуры: модель с примененной текстурой (слева), пример текстурного атласа (в середине) и образец карты треугольников (справа). Последний покрывает только часть поверхности модели (остальные два изображения не показаны)

Дополнительные настройки

Если вам необходимо скорректировать текстуру с помощью алгоритмов автоматического ретуширования, вы можете выбрать следующие опции:

Восстанавливать недостающую текстуру

Этот параметр позволяет применять текстуру к областям, в которых отсутствует информация о ней, растягивая текстуры из соседних областей.

Удалять метки

Удалять метки подобен ретушированию. Он закрашивает метки, применяя информацию об окружающей текстуре (метки используются для облегчения сканирования — см. Сканирование с помощью меток). Данная опцию имеет смысл, если вы активировали параметр Удалять метки перед получением этой модели с помощью процедуры фьюжн (см. Создание моделей (Фьюжн)).

Включить нормализацию текстуры

Включить нормализацию текстуры призвана компенсировать неравномерное освещение, вызванное перемещением вспышки сканера во время съемки. Не рекомендуется снимать этот флажок.

Уменьшить блики

Опция Уменьшить блики предназначена для устранения бликующих участков на текстуре. Эта опция доступна только для Текстурирование для экспорта (текстурный атлас) и требует множества текстурных кадров, снятых с разных углов.

1. Проверьте, содержат ли исходные сканы достаточное количество кадров (особенно текстурных кадров). При необходимости увеличьте частоту текстурных кадров и отсканируйте заново.

2. Поставьте флажок Уменьшить блики.

3. При необходимости отрегулируйте ползунок Уровень уменьшения. Избегайте крайних величин.

Подсказка

Уменьшение бликов - это времязатратный алгоритм. Если вы планируете получить текстуру с высоким разрешением, мы советуем сначала настроить параметры на низкие значения (например, 512 x 512), а затем повторно применить текстуру с требуемым значением Размера выходной текстуры.

Подавление фоновых цветов

Поверхности объектов могут наследовать текстурную информацию от окружающего их фона. Для минимизации этого эффекта используйте опцию Подавить цвета фона. Данная опция доступна только для режима Текстурирование для экспорта (текстурный атлас), требует включения опции Уменьшить блики и достаточного количества кадров, снятых с разных точек обзора.

1. Включите флаг Уменьшить блики.

2. Включите флаг Подавить цвета фона.

3. При необходимости отрегулируйте ползунок Уровень уменьшения. Избегайте крайних величин.

Рис. 117 Подавление фоновых цветов.

Корректировка текстуры

По завершении текстурирования текстуру на модели можно скорректировать (см. Рис. 119).

Рис. 118 Наглядное представление оттенка, насыщенности и яркости.

Следующие параметры текстуры можно скорректировать с помощью соответствующих ползунков (см. Рис. 118 для наглядной иллюстрации):

• Яркость

• Насыщенность

• Оттенок

• Контраст

• Гамма-коррекция

Рис. 119 Корректировка текстуры.

Исходное положение ползунка Оттенок соответствует текущему оттенку текстуры. При перетаскивании ползунка влево или вправо придаваемый модели оттенок на круговой палитре перемещается по часовой стрелке или против соответственно.

По окончании редактирования нажмите кнопку Применить, чтобы перенести полученную текстурированную модель на панель Рабочая область.

Чтобы снова открыть диалог корректировки текстуры, выполните следующие действия:

1. Выберите текстурированную модель в Рабочей области.

2. Нажмите ПКМ для вызова контекстного меню.

3. Выберите команду Корректировка текстуры из списка.

Кисть восстановления текстуры (ручная ретушь)

С помощью Кисти восстановления текстуры можно вручную отретушировать участки модели, на которых нет текстуры. Этот инструмент построен на том же алгоритме, что и опция Восстанавливать недостающую текстуру, описанная в подразделе Наложение текстуры (Последовательность). Для закраски областей с отсутствующей или некорректной текстурой алгоритм ретуширования использует текстуру с соседних участков. На левой иллюстрации Рис. 120 изображен небольшой дефект текстуры: след от маркера на фигурке. Результат восстановления текстуры на этом участке виден на Рис. 120 (справа).

Рис. 120 Кисть восстановления текстуры: до применения (слева) и после (справа)

Для запуска инструмента и восстановления текстуры выполните следующие шаги:

Подсказка

Поскольку в этом инструменте недоступна функция отмены, рекомендуется прежде сделать резервную копию вашей модели, выбрав команду Дублировать сканы из контекстного меню.

1. Отметьте модель, текстурированную для Экспорта, с помощью флага .

   Важно

   Данная версия Artec Studio не поддерживает восстановление текстуры на моделях, текстурированных для Предпросмотра (карта треугольников), и на участках любых моделей, корректированных Кистью удаления деталей.

2. Откройте панель Редактор, нажав соответствующую иконку на боковой панели инструментов.

3. Выберите Кисть восстановления текстуры.

4. Удерживайте нажатой клавишу Ctrl, одновременно используя Колесо прокрутки или клавиши [ и ], чтобы настроить размер инструмента. Размер инструмент не должен быть больше размера участка, текстура которого нуждается в корректировке.

5. Закрасьте интересующий участок с помощью ЛКМ, одновременно удерживая нажатой клавишу Ctrl, таким образом, чтобы инструмент (круг или пятно) проходил только по проблемной области. Старайтесь не касаться соседних участков. Используйте Снять выделение, чтобы очистить все выделенные области.

6. Повторите предыдущий шаг при необходимости.

7. Нажмите кнопку Применить, чтобы принять изменения или закройте панель, чтобы отклонить их.

Примечание

Если вы выделите область, количество полигонов в которой превышает значение, указанное в диалоге настроек (Предупреждения), появится сообщение с предложением либо игнорировать введенное значение, что подразумевает более длительную обработку, либо отменить операцию.

Подготовка моделей к экспорту

Перемещение, вращение и масштабирование (Преобразование)

Инструмент Преобразование позволяет перемещать, вращать, масштабировать и отражать объекты относительно осей глобальной системы координат.

Для активации этого инструмента, откройте панель Редактор и выберите Преобразование или нажмите клавишу T. Откроется панель с тремя вкладками, соответствующими различным режимам изменения положения объекта в глобальной системе координат. Название активного в данный момент режима отображается в нижней части экрана 3D вида.

Чтобы отменить изменения внутри инструмента, используйте кнопку Сбросить. Artec Studio применит изменения, когда вы выйдете из инструмента. Используйте кнопку (Отменить) на панели Рабочая область или нажмите Ctrl+Z, чтобы сбросить изменения после закрытия инструмента.

Подсказка

Чтобы быстро переместить объекты в начало координат и выровнять с областью просмотра камеры, нажмите кнопку Автопозиционирование.

Примечание

Инструмент Преобразование не влияет на объекты со статусом Блокировка положения (). Подробности см. в Блокировка перемещений объекта.

Перенос

Для активации режима переноса, нажмите вкладку Перенос или клавишу T. На панели Редактор появятся три текстовых поля с координатами текущего центра локальной системы координат (в миллиметрах). Начальное положение локальной системы координат — в центре глобальной. Чтобы переместить объект, выполните любое из следующих действий:

• Введите новые значения координат локальной системы в текстовые поля панели Редактор. Для изменения положения только вдоль определенной оси предварительно нажмите соответствующую клавишу X, Y или Z.

• Перемещайте объект в окне 3D вида, потянув соответствующий элемент управления (см. Рис. 121):

  • Квадрат в центре, чтобы перемещать его свободно

  • Стрелку, чтобы переместить его вдоль определенной оси

  • Линии между стрелками, чтобы переместить его вдоль двух осей одновременно

Примечание

Если это упростит ориентацию объекта, вы можете сначала указать новое положение для центра локальной системы координат с помощью двойного щелчка мыши в нужной точке поверхности в окне 3D вида.

Рис. 121 Элемент управления в режиме переноса

Вращение

Для активации режима вращения откройте вкладку Вращение или нажмите клавишу R. На панели Редактор появятся три поля ввода с углами Эйлера. Изначально значения всех углов равны нулю. Чтобы повернуть объект, выполните одно из следующих действий:

• Введите новые значения углов (в градусах) в текстовые поля панели Редактор.

• Потяните один из круглых элементов управления (см. Рис. 122), чтобы повернуть объект. Нажатие клавиши, соответствующей необходимой оси (X, Y или Z), позволит скрыть элементы управления остальных осей.

Примечание

Если это упростит ориентацию объекта, вы можете сначала указать новое положение для центра локальной системы координат с помощью двойного щелчка мыши в нужной точке поверхности в окне 3D вида.

Рис. 122 Элемент управления в режиме вращения

Масштабирование

Для активации режима масштабирования откройте вкладку Масштабирование или нажмите клавишу S. На панели Редактор появится единственное поле ввода с текущим значением масштаба (1.000). Есть два способа изменения масштаба объекта:

• Введите новое значение масштаба в поле ввода.

• Переместите центр элемента управления (Рис. 123) или один из eго круглых концов в окне 3D вида.

Рис. 123 Элемент управления в режиме масштабирования

Размещение объекта на координатных плоскостях (Позиционирование)

Размещение модели на одной из координатных плоскостей может понадобиться по разным причинам (напр., для подготовки к измерениям, экспорту, снятию снимков экрана, а также по эстетическим соображениям и т. д.). Вместо подгонки положения модели с помощью режимов Вращение и Перенос инструмента Преобразование вы можете использовать специальный инструмент Позиционирование. Для его использования выполните следующие шаги:

Рис. 124 Позиционирование модели в глобальной системе координат.

1. Откройте Редактор из боковой панели инструментов и нажмите Грубое позиционирование или клавишу P.

2. Выберите вкладку Грубое — грубое позиционирование доступно для всех типов объектов, в то время как Точное позиционирование предназначено только для работы с CAD-объектами.

   См.также

   Установка ограничений для CAD-примитивов

3. Убедитесь, что показана сетка координатных осей. В противном случае нажмите G или выберите команду Сетка на панели режимов 3D.

4. Выберите координатную плоскость, на которой вы хотите разместить модель, выбрав одну из следующих опций: XOY, или YOZ, или ZOX. Важно отметить, что вы можете пропустить это действие и вернуться к нему после шага 3.

5. Отметьте с помощью ЛКМ как минимум три точки на поверхности, и плоскость, проходящая через центр этого множества точек, построится автоматически (см. Рис. 124). При этом выполняются следующие условия:

   1. Указание каждой дополнительной точки ведет к перестроению плоскости. В любой момент вы можете нажать на кнопку Удалить точки, чтобы указать их заново.

      Примечание

      Три точки определяют плоскость. Однако, при работе с неплоскими поверхностями трех точек может оказываться недостаточно. В этом случае, чем больше точек вы укажете, тем точнее расположится плоскость.

   2. В дополнение к плоскости, проходящей через центр масс множества указанных точек, начало координат тоже переместится в эту точку.

   3. Это положение начала координат регулируемое, как описано выше.

6. Если необходимо, инвертируйте направление осей координат нажатием кнопки Инвертировать Z для плоскости XOY, Инвертировать X для плоскости YOZ и Инвертировать Y для плоскости ZOX.

7. Подгоните положение модели относительно центра координат, если потребуется:

   1. Shift + ЛКМ для вращения модели вокруг оси, в данный момент являющейся нормалью к плоскости.

   2. Shift + ПКМ для перемещения модели вдоль плоскости в фиксированном направлении.

   3. Shift + ЛКМ + ПКМ для свободного перемещения по плоскости.

8. Нажмите Применить, чтобы зафиксировать положение модели на указанной плоскости или закройте панель, чтобы отменить позиционирование.

Чтобы отменить изменения положения объекта, нажмите Ctrl+Z.

Совет

Опция Включить автоматическое удаление опоры может оказаться полезной для автоматического размещения сканов после завершения сканирования (см. Удаление опоры, или опорной поверхности).

Примечание

Инструмент Позиционирование не влияет на объекты со статусом Блокировка положения (). Подробности см. в Блокировка перемещений объекта.

Передовые приемы

Автоматическая обработка

См.также

Использование Автопилота

Автоматическая обработка — специальный режим панели Инструменты, позволяющий сократить время и упростить обработку. Нажатием одной кнопки на панели Инструменты можно запустить все алгоритмы постобработки (Грубую, Точную и Глобальную регистрацию; Быстрый, Гладкий и Точный фьюжн; Фильтр мелких объектов или Удаление полигон. шума; Заполнение дыр; Упрощение полигон. структуры и Сглаживание).

Все настройки и параметры алгоритмов основываются на предустановленных значениях ручного режима. Чтобы поменять эти значения:

1. Переключитесь в Ручной режим,

2. Из раскрывающегося списка Предустановка выберите тип сканера.

3. Используйте кнопку , чтобы раскрыть параметры требуемых алгоритмов.

4. Внесите необходимые изменения и нажмите Применить.

5. Переключитесь в Ручной режим.

6. Установите флажки рядом с алгоритмами, которые вы собираетесь запустить.

7. Нажмите Пуск!, чтобы начать автоматическую обработку.

Смена типа сканера в предустановках приводит к сбрасыванию всех параметров к значениям по умолчанию (для выбранной предустановки).

Рис. 125 Ручная корректировка параметров для определенного типа сканера.

Имейте в виду, что алгоритмы выполняются именно в той последовательности, в которой они расположены в списке: начиная с Грубой последовательной регистрации и заканчивая Изотропной ретриангуляцией. Это означает, что если вы хотите запустить, например, Фильтр мелких объектов перед Быстрым фьюжн или Глобальной регистрацией, то вам необходимо сделать это вручную.

В отличие от ручной обработки, автоматическая не требует постоянного внимания пользователя, поэтому более удобна при обработке больших объектов: достаточно настроить необходимые параметры, запустить обработку и оставить систему на некоторое время. Авторежим также может успешно использоваться для обработки объектов любого размера, уменьшая количество необходимых действий для получения результата.

Отражение

Artec Studio позволяет отразить 3D-данные. Приложение использует локальный центр вращения в качестве центра отражения (см. Глобальная система координат и центр вращения). Если он не задан, Artec Studio использует глобальный центр координат.

Чтобы отразить модель, выполните шаги:

1. Откройте Редактор

2. Откройте Преобразование

3. Выберите вкладку Отражение

4. При необходимости дважды щелкните модель, чтобы указать центр вращения

5. Выберите ось для отражения объекта вдоль нее. Нажмите соответствующую кнопку, например, Вдоль оси Y.

Рис. 126 Отражение в действии.

Чтобы отменить изменения, используйте кнопку Сбросить. Подробности см. в Перемещение, вращение и масштабирование (Преобразование).

Изотропная ретриангуляция

Изотропная ретриангуляция — это операция, которая изменяет 3D-модель таким образом, что треугольники новой модели имеют одинаковый размер. Программные пакеты, в которых планируется использовать модели из Artec Studio, могут предъявлять эти требования.

Алгоритм создает изотропную модель, но не обязательно уменьшает число полигонов. Однако, часто выходной файл получается меньше исходного, благодаря треугольникам равной формы.

Рис. 127 Изотропная ретриангуляция в действии: исходная модель слева, обработанная справа.

Чтобы получить модель равномерной структуры,

1. Отметьте модель, используя флаг

2. Откройте панель Инструменты

3. Найдите раздел Изотропная ретриангуляция

4. Нажмите и укажите 3D разрешение, мм при необходимости

5. Нажмите Применить.

Инвертирование нормалей

Направление нормалей определяет видимость поверхности в 3D-графике. Узнайте, как отобразить нормали объекта в окне 3D вида Artec Studio, см. Отображение нормалей и границ.

Команда Инвертировать нормали позволяет «вывернуть модель наизнанку». Эта операция может быть полезной, когда вам необходимо изготовить некоторые парные делали, как пресс-формы; или получить модель по ее слепку (например, превратить слепок ступни в обувную колодку, см. Рис. 128).

Рис. 128 Применение инвертирования нормалей: получение модели ступни (справа) из ее слепка (справа)

Чтобы инвертировать нормали на определенной модели,

1. Отметьте модель, используя флаг

2. Откройте панель Инструменты

3. Найдите раздел Инвертирование нормалей

4. Нажмите Применить.

Исправление ошибок триангуляции

Некоторые алгоритмы могут привносить ошибки триангуляции в результирующую модель. К таким ошибкам относятся:

• Изолированные вершины. Точки, не являющиеся вершинами ни одного из треугольников

• Вершины с совпадающими координатами. Вершины, которые имеют одинаковые координаты

• Грани с недействительными вершинами. Треугольники, указывающие на несуществующие вершины

• Вырожденные грани. Треугольники, у которых как минимум две вершины из трех совпадают.

• Грани с одинаковыми ссылками. Грани, у которых набор вершин полностью совпадает

• Ребра инцидентные для трех и более граней. Ребра, принадлежащие трем или более граням

• Грани с неверной ориентацией. Грани, направление нормалей которых противоположно направлению нормалей соседних граней

Для того чтобы исправить эти ошибки, выберите модель на Рабочей области с помощью флага и нажмите кнопку Ctrl + R или выберите команду меню Окно ‣ Исправление дефектов. Если алгоритм не обнаружит ошибок триангуляции, то Artec Studio сообщит пользователю, что дефекты не обнаружены. В противном случае в открывшейся панели Дефекты появится список исправляемых дефектов, из тех, что приведены выше. В колонке рядом с названиями дефектов будет указано количество дефектов определенного типа, обнаруженных в модели. Вы можете отметить все типы дефектов, нажав кнопку Вкл. все. При этом на модели цветными точками будут отображены дефектные вершины и треугольники. Вы можете отключить отображение дефектов какого-либо типа, сняв значок выделения рядом с соответствующим названием, или выключить отображение всех дефектов кнопкой Выкл. все. Для того, чтобы исправить дефекты, нажмите кнопку Исправить все. Нажмите кнопку Применить, чтобы принять изменения.