ПОБУДОВА 3D-МОДЕЛЕЙ ОБ’ЄКТІВ МЕТОДОМ ФОТОГРАММЕТРІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ СТРУКТУРОВАНОГО СВІТЛА - Scientific conference
Main page
UA RU EN

Congratulation from Internet Conference!

Hello

Рік заснування видання - 2011

ПОБУДОВА 3D-МОДЕЛЕЙ ОБ’ЄКТІВ МЕТОДОМ ФОТОГРАММЕТРІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ СТРУКТУРОВАНОГО СВІТЛА

16.05.2024 14:10

[1. Information systems and technologies]

Author: Баловсяк Сергій Васильович, доктор технічних наук, доцент, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, м. Чернівці; Комаришин Тарас Ігорович, студент, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, м. Чернівці


ORCID: 0000-0002-3253-9006 Баловсяк С.В.

Завдання побудови тривимірних (3D) моделей об’єктів методом фотограмметрії [1] є актуальним, оскільки такі моделі широко використовуються в різноманітних галузях, наприклад, у промисловості, будівництві, системах доповненої реальності (Augmented Reality, AR) та віртуальної реальності (Virtual reality, VR). У методі фотограмметрії побудову 3D моделей об’єктів можливо виконувати тільки на основі серії фотографій, що не потребує спеціального обладнання (наприклад, лазерних сканерів LIDAR –Light Identification, Detection and Ranging). Тому в роботі розроблено апаратно-програмну комп’ютерну систему для побудови тривимірних моделей об’єктів методом фотограмметрії. Проте, використання звичайного (рівномірного) освітлення об’єктів призводить до появи дефектів 3D-моделей для однорідних ділянок, де складно виділити ключові (особливі) точки. Тому в роботі пропонується освітлювати об’єкти структурованим світлом (множиною світлових точок), завдяки чому можливо точніше відтворити форму об’єктів.

Серію зображень досліджуваного об’єкта для методу фотограмметрії отримано автоматично за допомогою поворотної платформи, яка керується за допомогою мікроконтролеру Arduino Leonardo. Така платформа може застосовуватися при побудові 3D моделей об’єктів із малими габаритними розмірами (менше 20 см). Під час сканування об’єкт повертається на задані кути (з постійним кроком повороту, наприклад, 10º), а його зображення зчитуються USB-відеокамерою і автоматично передаються в комп’ютер. На основі отриманої серії зображень побудовано тривимірні моделі об’єктів в програмі 3DF Zephyr [2] методом фотограмметрії (рис. 1). Побудова 3D моделі складається з таких основних етапів: створення розрідженої хмари точок, щільної хмари точок, тріангуляційної сітки полігонів та текстурованої сітки. Програма 3DF Zephyr дозволяє імпортувати створені 3D-моделі об’єктів у інші системи тривимірної графіки (наприклад, у форматі obj).

При використанні структурованого світла (Structured Light) отримано значно вищу якість побудованої  3D моделі (рис. 3). 

 

Рис. 1. Побудова щільної хмари точок об’єкта (маніпулятора «миша») при використанні рівномірного освітлення; трикутними пірамідами вказано положення відеокамери

  

Рис. 2. Приклад побудови 3D моделі об’єкта (маніпулятора «миша») в 3DF Zephyr при використанні рівномірного освітлення: а) тріангуляційна сітка полігонів (Meshes); б) накладання текстур на поверню моделі

  

Рис. 3. Приклад побудови 3D моделі об’єкта (маніпулятора «миша») в 3DF Zephyr при використанні структурованого світла: а) тріангуляційна сітка полігонів (Meshes); б) накладання текстур на поверню моделі

Для створення структурованого освітлення використано лазерні вказівки Star decoration lamp (червоний колір променя, живлення від USB), які створюють текстуру на поверхнях об'єктів (рис. 3). Обробку, аналіз та візуалізацію тривимірних моделей виконано програмою на мові Python із використанням бібліотеки Open3D. Виконується візуалізація моделі у різних ракурсах шляхом її поворотів і зсувів відносно осей прямокутної декартової системи координат xyz. Обчислюються параметри моделі, зокрема, координати вершин і полігонів. Після цього виконується обробка моделі, наприклад, зменшення кількості вершин та полігонів. Іншим видом обробки є згладжування поверхонь, завдяки чому усуваються випадкові неоднорідності моделі. Таким чином, розроблена комп’ютерна система з використанням структурованого світла може застосовуватися для побудови точних 3D моделей навіть таких об’єктів, які містять однорідні ділянки поверхні.

Література

1. Mikeroyal. Photogrammetry-Guide. URL: https://github.com/mikeroyal/Photogrammetry-Guide?tab=readme-ov-file.

2. 3DF Zephyr. The Complete Photogrammetry Solution. URL: https://www.3dflow.net.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Another articles in this section

Сonferences

Conference 2024

Conference 2023

Conference 2022

Conference 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення