CZ.02.1.01/0.0/0.0/17_048/0007378
CZ.02.1.01/0.0/0.0/17_048/0007378
V rámci projektu Arteca byly testovány různé metody bezkontaktního získání 3D modelu pro využití v péči o kulturní dědictví. Bylo vytvořeno několik modelů pomocí zařízení Romer Absolute Arm a Lidar Faro Focus S150. Další metodou byla fotogrammetrie, kdy jsme k vytvoření modelu použili volně šiřitelný program Meshroom. Kvalita modelů musela být v mnoha případech značně zredukována, aby bylo možné je zobrazit na těchto stránkách.
3D skenování je proces analýzy skutečného povrchu objektu nebo prostředí za účelem shromažďování údajů o jeho tvaru a případně jeho vzhledu. Shromážděná data lze následně použít ke konstrukci digitálních 3D modelů.Cílem 3D skenování je získat vodotěsný (water-proof) model ideálně opatřený texturou, ten získáme pomocí softwarové úpravy bodového mračna (point-cloud), které je výstupem z 3D skenovacích zařízení. Při softwarové úpravě dojde ke spojování sousedních bodů do plošek a následně se uzavře celý povrch „vodotěsně“, viz následující obrázek.
Techniky laserového skenování jsou založeny na projekci laserového svazku na skenovaný předmět a zachycení jeho difuzního odrazu pomocí detektoru. Pomocí vhodné optiky je laserový svazek rozmítán po povrchu předmětu. Tím způsobem nasnímáme 3D souřadnice sítě bodů ležících na povrchu předmětu a získáme tak bodové mračno. Softwarovým zpracováním jsou určeny normály povrchu v těchto bodech a následně je body proložena spojitá plocha. Tyto techniky vyžadují pořízení dedikovaného skenování zařízení (finančně náročného), používají často proprietární software.
LIDAR je akronymem pro Light Detection and Ranging. Většinou se jedná o přenosné zařízení, které rozmítá pulzní laserový svazek z jednoho místa prostoru do téměř celého prostorového úhlu pomocí rotace v horizontální i vertikální ose. Pomocí detektoru měří dobu letu odražených pulzů a z nich určí 3D souřadnice bodů na povrchu předmětu. Hustota bodů je dána parametry přístroje (opakovací frekvencí pulzního laseru, nastavitelnou rychlostí rotace) a na vzdálenosti od skenovaného povrchu. Touto technikou lze skenovat objekty velikosti jednotek až stovek metrů. Lidarová zařízení bývají často opatřena integrovaným digitálním fotoaparátem umožňujícím zaznamenat panoramatický snímek, ze kterého je poté možné softwarově určit barvu jednotlivých skenovaných bodů. Takto lze získat texturu povrchu alespoň s hrubým rozlišením.
Námi používaným skenovacím zařízením je Romer absolute arm, které se skládá ze systému ramen a kloubů a je zakončeno laserovou skenovací hlavou. Pro účely absolutního měření souřadnic skenovaného povrchu si přístroj interně definuje souřadnicový systém s počátkem ve středu své základy (bod P). Senzory umístěné v kloubech skenovacího ramene dokáží určit polohu a natočení laserové skenovací hlavy v souřadnicovém systému. Následně je bezkontaktně pomocí rozmítaného laserového svazku triangulací zjištěna vzdálenost bodu povrchu objektu vůči skenovací hlavě. Z kombinace výše uvedených informací přístroj dopočítá výslednou souřadnici bodu povrchu vzhledem k bodu P. Tímto způsobem je přístroj schopen zaznamenat až stovky tisíc bodů za sekundu. Operátor pohybem skenovací hlavou nad předmětem zaznamená všechny dosažitelné body povrchu. Takto lze zaznamenat pouze část povrchu v dosahu pohyblivých částí skenovacího ramene (typicky do vzdálenosti 1 m od bodu P). V případě rozměrných předmětů a předmětů, které chceme zaznamenat ze všech stran, je tato procedura opakována s posunutým nebo pootočeným předmětem. Námi používané zařízení neumožňuje získat texturu povrchu předmětu.
Tato metoda vychází z technik známých už od 19. století, které umožňují rekonstrukci 3D předmětu z množství jeho 2D projekcí (fotografií). Je nutné pořídit velké množství snímků z různých pohledů. Ty jsou následně zpracovány specializovaným softwarem (například Meshroom), který ve snímcích strojově rozpozná společné významné body povrchu předmětu. Takto nejprve rekonstruuje polohu fotoaparátu při pořízení každého snímku a následně určí souřadnice bodového mračna. Tato metoda ze své podstaty umožňuje zároveň získat velmi detailní texturu zkoumaného povrchu. Z námi testovaných metod se jedná o metodu finančně nejméně nákladnou.
