Работа и техническое обслуживание

• Установка программного обеспечения и драйверов оборудования

Использование сканера требует установки программ Photomechanics Photo3D Studio и Agisoft PhotoScan. Установка программ производится с использованием мастера установки соответствующего ПО. Для корректной работы поворотного стола и фотоаппарата, необходимо установить драйвера данных устройств. Комплект драйверов входит в установочный пакет Photo3D Studio.

• Подключение сканера к компьютеру

Для подключения сканера на компьютере должны быть свободны два разъема типа USB-1. К одному из них подключается кабель от поворотного стола, а к другому – кабель, идущий от фотокамеры.

Для подключения данных кабелей к сканеру предусмотрены соответствующие разъемы на лицевой панели.

• Регулировка осветительной системы

Для освещения фона и объекта, размещенного на поворотном столе, используются четыре LED-прожектора — три направлены с фронтальной стороны предмета и один обеспечивает подсветку фона.

С фронтальной стороны находятся два прожектора, обеспечивающие равномерное освещение фона, дополнительно к которым используется центральный осветитель, размещенный на стойке рамы по диагонали от поворотного стола. После включения электропитания осветителей следует проверить равномерность освещения поворотного стола и фона, обеспечив, по возможности, отсутствие бликов и резких теней от помещаемого в центр стола предмета. При необходимости положение осветителей и их высота по отношению к предмету должны быть отрегулированы. Оптимальное положение осветителей может зависеть от параметров камеры, размера и типа сканируемого объекта. Регулировка осуществляется вручную.

• Настройка фотокамеры

Фотокамера крепится на специальном кронштейне к вертикальной стойке рамы, на которой установлен центральный осветитель. С учетом небольшого расстояния между поворотным столом и камерой рекомендуется применять широкоугольный объектив с фокусным расстоянием порядка 40–50 мм.

С помощью видоискателя или в режиме Live View камера наводится на предмет, размещенный на поворотном столе, с учетом его последующего кругового движения. Необходимо проконтролировать, что при изменении положения объекта он полностью остается в поле зрения камеры. С этой целью рекомендуется после установки камеры сделать несколько снимков в конечных точках траектории движения объекта.

Наводку на резкость рекомендуется первоначально произвести по центральной точке в автоматическом режиме (положение «AF») с последующим переводом камеры в ручной режим («MF»). Соответствующее значение «Manual» параметра «Фокус» следует выставить и в программе Photo3DStudio.

В том случае, если переключатель фокусировки при работе остается в положении «AF», возможна блокировка движения поворотного стола и некорректная работа сканера!

Баланс белого и экспозиционные параметры устанавливаются в обычном порядке с учетом данных экспозамера камеры.

Настройку фотокамеры следует произвести весьма тщательно, поскольку качество исходных фотографий определяет и качество последующего процесса реконструкции 3D модели программой Agisoft Photoscan. С этой целью следует придерживаться следующих рекомендаций.

1. Необходимо использовать камеру с матрицей достаточно высокого разрешения (5 МПикс и более).
2. Не следует применять сверхширококугольные, объективы, в особенности — «рыбий глаз». Наилучшие результаты могут быть получены при помощи объективов с фокусным расстоянием порядка 40–50 мм (в 35 мм пленочном эквиваленте). При использовании объективов с переменным фокусным расстоянием для получения более стабильных результатов необходимо зафиксировать одно из крайних значений фокусного расстояния (максимальное или минимальное) на весь период съемки.
3. При съемке предпочтительно использовать формат RAW (DNG) или изображения в RAW-формате, преобразованные без потерь в формат TIFF в связи с появлением нежелательных шумов при внутрикамерной конвертации снимков в формат JPG. При этом для параметра «Формат сохранения» в группе параметров «Быстрое сохранение» программы Photo3DStudio нужно установить значение «FolderEx (camera JPeg/RAW)».
4. С целью снижения уровня шума необходимо работать при минимально возможных значениях чувствительности ISO.
5. Для достижения максимальной глубины резкости кадров, необходимой для алгоритмов реконструкции, следует производить съемку при минимально возможном размере диафрагмы (максимальные диафрагменные числа).
6. С учетом стабильного положения камеры при необходимости возможно применять относительно длинную выдержку (порядка 1/10 – 1/20 c.).
7. Необходимо стараться получить фотографии без бликов и теней, затрудняющих обработку. Для этого можно порекомендовать использование поляризационных фильтров и накамерной лампы-вспышки. В последнем случае с учетом движения стола следует учесть время, необходимое камере для подзарядки конденсатора вспышки и устанавливать соответствующее значение параметра «Задержка после поворота» в программе Photo3DStudio.
8. При съемке важно обеспечить наличие в получаемых фотоснимках информации, которая требуется программе PhotoScan для точной автоматической настройки при выполнении операции выравнивания камер. Именно поэтому выше в данном разделе был указан рекомендуемый формат сохранения фотографий, а именно «FolderEx» (при сохранении в данном формате фотографии не сжимаются)

При первом включении сканера необходимо проверить его работоспособность посредством пробного сканирования. При этом проверяют функционирование поворотного стола, осветительной системы и синхронную работу камеры и стола.

1. Включите компьютер и подключить к его USB разъемам кабели от сканера.
2. Вставьте в гнезда на лицевой панели сканера разъемы кабелей, идущие от компьютера и включить сканер.
3. Поставьте сканируемый объект в центр поворотного стола (рис. 18), который отмечен специальной точкой.
4. Установите на камере примерные параметры съемки[1], произвести наводку на резкость и сделать с помощью фотокамеры ряд пробных снимков для уточнения экспозиционных параметров. Перевести переключатель типа фокусировки в положение «ручная» («MF») и переключатель режимов съемки также в положение «ручная» («M»).
5. Запустите приложение Photo3DStudio.

• Фотографирование объекта в программе Photo3DStudio

1. Через несколько секунд после запуска программы следует проверить, что она правильно опознала подключенное оборудование. В правой части окна программы на вкладке «Фото» в группе «Настройки 3D-съемки» должны быть показаны модель фотокамеры, а также флаги-подтверждения «ОК», относящиеся к камере и поворотному столу. В случае, если программа не опознала оборудование, следует повторно подключить его и в случае неудачи обратиться в техническую поддержку фирмы-производителя.
2. На этом шаге в окне программы выставляются ранее уточненные параметры съемки, после чего нажатием на кнопку «Один кадр» делается контрольный снимок. В результате в рабочем окне программы должна появиться фотография объекта. При необходимости следует скорректировать параметры съемки и установить их новые значения на камере или непосредственно в окне программы.

3.Далее установите параметры серийной съемки, для чего указать значения в верхней части окна программы по примеру следующих данных таблицы:

4. Следует убедиться, что вращению стола ничто не препятствует, в т.ч. сам объект и фон, а дверцы защитного колпака закрыты, и нажать кнопку «Сделать 3D фото», для запуска сканирования серии. При этом поворотный стол начинает вращаться с шагом 360/10=36 градусов, а фотокамера производит съёмку с задержкой в две секунды перед очередным поворотом стола. После каждого щелчка затвора камеры в рабочем окне программы появляется фотография, на фоне которой открывается информационное окно «3D фотосъемка» с текущими параметрами съемки и номером сделанного кадра.
5. Далее фотосъемка прекращается, после чего возможна запись сделанных фотографий в доступную пользователю папку, задав в параметрах «Быстрое сохранение» имя целевой папки и формат записи. Так как сканирование проводится в пробном режиме, то с целью экономии времени в примере результат сохранён в формате jpg с качеством сжатия 80 и размером кадра 2880*1920 пикселей.

Если в процессе выполнения какого-либо из перечисленных пунктов ожидаемый результат не получен, следует обратиться в техническую поддержку.

Если проверка показала работоспособность устройства, то оно может быть использовано для сканирования и формирования файлов 3D моделей объектов.

[1] Например ISO=100, диафрагма=5,6, выдержка=1/20, баланс белого=авто, формат кадра=JPG, 8 МП

Дальнейшая эксплуатация сканера осуществляется после его установки, настройки и проверки в соответствии с рекомендациями, изложенными выше.

Для получения более качественной модели рекомендуется увеличить разрешение изображений и присвоить значение 72 параметру «Количество кадров на 360 градусов» для увеличения количества кадров в серии. Для сохранения снимков с заданным разрешением в группе «Быстрое сохранение» параметру «Формат» устанавливают значение FolderEx. После получения серии фотографий следует следующий этап работы – реконструкции трехмерной модели.

1. Первый шаг заключается в загрузке полученных после сканирования фотографий с помощью команды «Обработка – добавить папку» в новый блок;

Программа создает новый блок («Chunk 1») и загружает в него отсканированные фотографии объекта.

2. Далее выполняется команда «Обработка – Выровнять фотографии», при этом для параметра точности выбирается необходимое значение, например «Средняя».

После успешного завершения обработки во вкладке «Модель» можно включить вид «Облако точек» и увидеть множество цветных точек, представляющих сканированный объект и окружающий его по периметру набор из 72 камер, каждая из которых идентифицирована наименованием файла.

В процессе выравнивания используются «связующие точки». Их количество в данном случае равно 4416. Если программе не удается выполнить выравнивание камер, то в окне проекта в группе «Камеры» рядом с названием фот ографии появляется пометка «NA», а на вкладке «Фотографии» в столбце «Выровнено» пометки будут отсутствовать. В таком случае следующий этап выполнять не имеет смысла, и пользователю потребуется отредактировать исходные данные.

3. Построение плотного облака выполняется командой «Обработка – Построить плотное облако», причем в диалоговом окне задаётся параметр качества, например, «Среднее», а дополнительный параметр фильтрации карт глубины, например, «Агрессивная»
4.  На основании полученного плотного облака точек строится трехмерная полигональная модель. Для этого используется команда «Обработка–Построить модель» и задаются параметры.

По окончанию обработки получаем полигональную модель, которую можно просматривать модель в одном из двух режимов –каркасную и сплошную. 

5. На заключительном этапе происходит получение текстурированной модели. Для этого используется команда «Обработка – Построить текстуру» с параметрами, пример которых представлен на рисунке выше.

Просмотр в режиме «Текстурированный» демонстрирует достаточно хорошее качество модели с учетом заданных в параметрах средних уровней точности. Поверхности, которые не были видны на снимках, в модели не отражены. В частности, у модели нет «дна», что легко видеть, если повернуть ее в рабочем окне «на бок».