Использование Meshlab для очистки и сборки данных лазерного сканирования: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Meshlab - это программа с открытым исходным кодом, используемая для управления данными сетки и их редактирования. В этом руководстве будет специально показано, как собирать, очищать и восстанавливать данные с 3D-лазерного сканера. Методы, используемые со сканером, должны применяться для сканирования данных с любого компьютера, но сначала прочтите любую документацию, прилагаемую к вашей системе, прежде чем начать. При сканировании объекта необходимо руководствоваться своим здравым смыслом, чтобы быть уверенным, что собрано достаточно данных для создания наилучшей возможной сетки. Используемая здесь голова аллигатора потребовала около 30 сканирований, сделанных под разными углами. Типичные наборы сканирования могут быть от 5 до 50. Это было большое число из-за всей скрытой геометрии внутри рта. При сканировании, сделанном с помощью откалиброванного поворотного стола, этапы грубой настройки можно полностью пропустить. Тем не менее, все же рекомендуется выполнить точную юстировку, чтобы исключить любые ошибки, присущие поворотному столу. Как и в случае с любым другим программным обеспечением, делайте резервные копии своей работы и часто сохраняйте.

Шаг 1. Очистка данных сканирования

Начните с открытия первого файла сканирования. Скорее всего, объект будет окружен множеством дополнительных данных, которые не нужно включать в окончательную сетку. Самый простой способ удалить эти данные - использовать инструмент «Выбрать грани в прямоугольной области». Он позволяет использовать селектор стиля выделения для выбора граней, которые вы хотите удалить. После их выбора перейдите в Фильтры / Выделение / Удалить выбранные грани и вершины, чтобы удалить их. Это не только удаляет грани, но и удаляет данные базовой точки, что приводит к более чистой сетке и меньшему размеру файла. Повторите этот шаг для каждого сканирования, и будет полезно сохранить чистый файл как новую версию, оставив исходный нетронутым. Экономьте часто!

Шаг 2: наслоение файлов сетки

Откройте новую чистую версию первого файла сетки. Затем перейдите в Файл / Открыть как новый слой и выберите следующие два файла сетки. Это позволит импортировать новые файлы сетки в отдельные слои, аналогично программе редактирования изображений. Щелкните значок слоя, чтобы открыть диалоговое окно «Слой», в котором можно просмотреть, скрыть или заблокировать любой из слоев.

Шаг 3: приклеивание сеток

Теперь у вас будет три отдельных слоя с невыровненными сетками. Закройте меню «Диалог слоя» и щелкните значок «Выровнять», чтобы открыть инструмент «Выравнивание». Этот инструмент используется для изменения положения отдельных сеток относительно друг друга. Щелкните первый файл сетки в меню и выберите Glue Mesh Here. Это закрепит сетку в заданном месте и позволит выровнять с ней другие сетки. Затем выберите вторую сетку и нажмите Point Based Glueing. Эта функция будет использовать 4 или более точек, выбранных пользователем, для приблизительного выравнивания второй сетки по отношению к первой. Когда откроется окно выравнивания, оно отобразит первую склеенную сетку и вторую сетку разного цвета, чтобы облегчить выбор точки. Поверните обе модели вокруг и расположите их аналогичным образом. Постарайтесь разместить их так, чтобы отображалось как можно больше перекрывающейся информации. Затем выберите 4 или более одинаковых точки на каждой сетке. Они не обязательно должны быть точными, но должны быть максимально точными. После выбора точек нажмите ОК. Если выбранные точки были близки, две сетки должны автоматически выровняться. Опять же, они не будут точными, но должны быть очень близки. Если вас устраивает выравнивание, нажмите кнопку «Обработка», чтобы выровнять их еще точнее и приклеить на место.

Шаг 4: больше склеивания

Повторите тот же процесс для третьей сетки. Если по какой-либо причине сетка не выровнялась так точно, как хотелось бы, нажмите кнопку «Отключить сетку» и повторите процесс склеивания по точкам. На этот раз выбираем разные точки на сетке. После того, как третья сетка будет выровнена, нажмите кнопку обработки и сохраните новый файл. Обработка сеток после приклеивания каждой новой сетки увеличивает точность выравнивания. Этот метод предоставляет программе больше данных, чтобы помочь определить подходящее местоположение. По мере того, как все больше и больше сеток выравнивается, время обработки увеличивается, но повышение точности стоит ожидания. Я предлагаю сохранить вашу работу как файл проекта на этом этапе, потому что файлы проекта автоматически загружают каждый слой в ваш файл вместо того, чтобы вручную открывать каждый файл как новый слой снова и снова.

Шаг 5: Советы по выравниванию

Параметры параметра ICP по умолчанию позволяют точно настроить выравнивание одной сетки по отношению к другой. Номер образца - это количество образцов, которое он извлекает из каждой сетки для сравнения с другими сетками. Вы не хотите делать это число слишком большим. Небольшой образец обычно работает тихо. От 1 000 до 5 000 обычно достаточно. Минимальное начальное расстояние - игнорируются любые сэмплы, выходящие за пределы этого диапазона. Обычно для объекта, выровненного вручную, вы хотите, чтобы он был достаточно большим, чтобы охватить вашу ошибку «выбора точки». Значение 5 или 10 (в миллиметрах) обычно является хорошим началом. После завершения начального выравнивания опустите его до 1 мм для «точной настройки» целевого расстояния - это сообщает алгоритму, когда следует остановиться. Это функция вашего сканера, и ее продолжительность должна составлять прибл. равный (или немного ниже) указанного порога погрешности. Еще меньше, и вы просто зря теряете время. Вы также можете установить его выше, чтобы выровнять быстрее. Максимальное количество итераций - связано с целевым расстоянием, указывает, когда остановиться, независимо от настройки целевого расстояния. Остальные параметры обычно не нужны. Вкратце: для выровненного вручную сканирования выполните грубое выравнивание, а затем точное выравнивание. Для сканирования с поворотным выравниванием выполните точное выравнивание. Для грубого выравнивания - начните с небольшого количества образцов, большого начального расстояния и большого целевого расстояния. Для точного выравнивания - начните с большего числа образцов, меньшего начального расстояния и меньшего целевого расстояния. Кроме того, повторный запуск выравнивания часто служит для точной настройки выравнивания.

Шаг 6: выравнивание слоев

После того, как все файлы сетки будут выровнены и обработаны, щелкните значок «Слой», чтобы открыть меню диалога «Слой». Дважды проверьте, что все выровненные слои видны. Затем перейдите в Фильтры / Управление слоями и атрибутами / Сведение видимых слоев. Откроется всплывающее окно с различными вариантами. Я предпочитаю оставлять параметры по умолчанию, так как я часто сохранял и легко вернуться к предыдущей версии. Щелкните Применить. Это сведет все слои в одну сетку, которую затем можно будет пропустить через сглаживающий фильтр. На этом этапе, если данные сканирования включали информацию о цвете, Meshlab удалит ее из новой комбинированной сетки.

Шаг 7: Сглаживание и реконструкция сетки

Чтобы создать сглаженную сетку, щелкните Фильтры / Повторное создание сетки, упрощение и реконструкция / Реконструкция Пуассона. Откроется всплывающее окно с несколькими вариантами. Настройки, которые до сих пор принесли наилучшие результаты, a и Octree Depth - 11, Solver Divide - 7, Sample per Node - 1 и Surface offset - 1, но вы можете обнаружить, что другие настройки обеспечивают лучшие результаты. Нажмите Применить и позвольте процессу идти своим чередом. Это может занять некоторое время в зависимости от скорости вашего компьютера и размера файла сетки. После завершения процесса щелкните значок диалога слоя и скройте исходный файл сетки. Если вы этого не сделаете, может показаться, что процесс не удался. Новая сетка будет водонепроницаемой, что означает, что в ней нет отверстий, и ее можно будет экспортировать для быстрого прототипирования. Meshlab может экспортировать водонепроницаемую сетку в различные форматы файлов, такие как. STL,. OBJ,. PLY,.3DS и. U3D среди других. Это делает его отличным инструментом для преобразования вашей сетки в формат, который можно импортировать в программу 3D-моделирования, такую как 3D Studio Max, Silo 3D, Blender, или для интеграции вашего файла в файл. PDF с помощью Adobe Acrobat 9.

Шаг 8: экспорт сетки

Meshlab может экспортировать водонепроницаемую сетку в различные форматы файлов, такие как. STL,. OBJ,. PLY,.3DS и. U3D среди других. Это делает его отличным инструментом для преобразования вашей сетки в формат, который можно импортировать в программу 3D-моделирования, такую как 3D Studio Max, Rhino, Silo 3D, Blender, или для интеграции вашего файла в файл. PDF с помощью Adobe Acrobat Professional 9. Просто перейдите в «Файл» / «Сохранить как» и выберите соответствующий формат файла в раскрывающемся меню. Импорт новых файлов зависит от используемого программного обеспечения, но, как правило, это простой процесс.