Χρήση του Meshlab για τον καθαρισμό και τη συναρμολόγηση δεδομένων σάρωσης λέιζερ: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Το Meshlab είναι ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα που χρησιμοποιείται για τον χειρισμό και την επεξεργασία δεδομένων πλέγματος. Αυτό το σεμινάριο θα δείξει συγκεκριμένα πώς να συγκεντρώσετε, να καθαρίσετε και να αναδημιουργήσετε δεδομένα από έναν σαρωτή 3D λέιζερ. Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται με το σαρωτή που χρησιμοποιούνται εδώ θα πρέπει να ισχύουν για τη σάρωση δεδομένων από οποιοδήποτε μηχάνημα, αλλά πρώτα διαβάστε οποιαδήποτε τεκμηρίωση περιλαμβάνεται στο σύστημά σας πριν ξεκινήσετε. Κάποιος πρέπει να χρησιμοποιήσει την κρίση του κατά τη σάρωση του αντικειμένου για να είναι σίγουρος ότι συλλαμβάνει αρκετά δεδομένα για να δημιουργήσει το καλύτερο δυνατό πλέγμα. Η κεφαλή αλιγάτορα που χρησιμοποιήθηκε εδώ απαιτούσε περίπου 30 σαρώσεις που ελήφθησαν από διάφορες γωνίες. Τα τυπικά σύνολα σάρωσης μπορεί να είναι τόσο μικρά όσο και 50 έως 50. Αυτός ήταν ένας μεγάλος αριθμός λόγω της κρυμμένης γεωμετρίας στο εσωτερικό του στόματος. Για σαρώσεις που πραγματοποιούνται με βαθμονομημένο περιστρεφόμενο πικάπ, τα χοντρά βήματα ευθυγράμμισης μπορεί να παραλειφθούν εντελώς. Ωστόσο, εξακολουθεί να συνιστάται να κάνετε μια καλή ευθυγράμμιση για να εξαλείψετε τυχόν σφάλματα που είναι εγγενή στο πικάπ. Όπως με κάθε λογισμικό, δημιουργήστε αντίγραφα ασφαλείας της εργασίας σας και αποθηκεύστε συχνά.

Βήμα 1: Καθαρισμός δεδομένων σάρωσης

Ξεκινήστε ανοίγοντας το πρώτο αρχείο σάρωσης. Οι πιθανότητες είναι ότι το αντικείμενο θα περιβάλλεται από πολλά επιπλέον δεδομένα που δεν χρειάζεται να συμπεριληφθούν στο τελικό πλέγμα. Ο ευκολότερος τρόπος για να καταργήσετε αυτά τα δεδομένα είναι να χρησιμοποιήσετε το εργαλείο Select Faces in a Rectangular Region. Σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν επιλογέα στυλ μαρκίζας για να επιλέξετε πρόσωπα που θα θέλατε να αφαιρέσετε. Αφού τα επιλέξετε, μεταβείτε στα Φίλτρα/Επιλογή/Διαγραφή επιλεγμένων προσώπων και Vertices για να τα καταργήσετε. Αυτό όχι μόνο διαγράφει τα πρόσωπα, αλλά αφαιρεί και τα υποκείμενα δεδομένα σημείου, με αποτέλεσμα καθαρότερο πλέγμα και μικρότερο μέγεθος αρχείου. Επαναλάβετε αυτό το βήμα για κάθε σάρωση και είναι χρήσιμο να αποθηκεύσετε το καθαρό αρχείο ως νέα έκδοση, αφήνοντας άθικτο το αρχικό. Αποθηκεύστε συχνά!

Βήμα 2: Στρώσιμο αρχείων πλέγματος

Ανοίξτε τη νέα καθαρή έκδοση του πρώτου αρχείου πλέγματος. Στη συνέχεια, μεταβείτε στο Αρχείο/Άνοιγμα ως νέο επίπεδο και επιλέξτε τα επόμενα δύο αρχεία πλέγματος. Αυτό θα εισαγάγει τα νέα αρχεία πλέγματος σε ξεχωριστά επίπεδα, παρόμοια με ένα πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνας. Κάντε κλικ στο εικονίδιο επιπέδου για να ανοίξετε το παράθυρο διαλόγου επιπέδων που σας επιτρέπει να προβάλετε, να αποκρύψετε ή να κλειδώσετε οποιοδήποτε από τα επίπεδα.

Βήμα 3: Κολλήστε τα πλέγματα

Τώρα θα έχετε τρία ξεχωριστά επίπεδα το καθένα με πλέγματα που δεν είναι ευθυγραμμισμένα. Κλείστε το μενού Layer Dialog και κάντε κλικ στο εικονίδιο Ευθυγράμμιση για να ανοίξετε το εργαλείο Ευθυγράμμιση. Αυτό το εργαλείο χρησιμοποιείται για να επανατοποθετήσει τα ξεχωριστά πλέγματα σε σχέση μεταξύ τους. Κάντε κλικ στο πρώτο αρχείο πλέγματος στο μενού και επιλέξτε Glue Mesh Here. Αυτό θα τοποθετήσει το πλέγμα σε μια καθορισμένη θέση και επιτρέπει στα άλλα πλέγματα να ευθυγραμμιστούν με αυτό. Στη συνέχεια, επιλέξτε το δεύτερο πλέγμα και κάντε κλικ στην Κόλλα με βάση το σημείο. Αυτή η λειτουργία θα χρησιμοποιήσει 4 ή περισσότερα σημεία επιλεγμένα από το χρήστη για να προσεγγίσει την ευθυγράμμιση του δεύτερου πλέγματος σε σχέση με το πρώτο. Όταν ανοίξει το παράθυρο ευθυγράμμισης θα εμφανίσει το πρώτο κολλημένο πλέγμα και το δεύτερο πλέγμα, και τα δύο με διαφορετικά χρώματα για να βοηθήσουν στην επιλογή σημείου. Περιστρέψτε και τα δύο μοντέλα γύρω και τοποθετήστε τα με παρόμοιο τρόπο. Προσπαθήστε να τα τοποθετήσετε σε μια θέση που να δείχνει όσο το δυνατόν περισσότερες επικαλυπτόμενες πληροφορίες. Στη συνέχεια, επιλέξτε 4 ή περισσότερα παρόμοια σημεία σε κάθε πλέγμα. Δεν χρειάζεται να είναι ακριβείς, αλλά να είναι όσο πιο ακριβείς μπορείτε. Αφού επιλέξετε τα σημεία, κάντε κλικ στο OK. Εάν τα επιλεγμένα σημεία ήταν κοντά, τα δύο πλέγματα πρέπει να ευθυγραμμιστούν αυτόματα. Και πάλι, δεν θα είναι ακριβείς, αλλά θα πρέπει να είναι εξαιρετικά κοντά. Εάν είστε ευχαριστημένοι με την ευθυγράμμιση, κάντε κλικ στο κουμπί Διαδικασία για να τα ευθυγραμμίσετε ακόμη πιο ακριβώς και να τα κολλήσετε στη θέση τους.

Βήμα 4: Περισσότερη κόλλα

Επαναλάβετε την ίδια διαδικασία για το τρίτο πλέγμα. Εάν για οποιονδήποτε λόγο το πλέγμα δεν ευθυγραμμίστηκε με την ακρίβεια όπως θα θέλατε, κάντε κλικ στο κουμπί Unglue Mesh και επαναλάβετε τη διαδικασία κόλλησης βάσει σημείου. Αυτή τη φορά επιλέγοντας διαφορετικά σημεία στο πλέγμα. Κάντε κλικ στο κουμπί διεργασίας αφού ευθυγραμμιστεί το τρίτο πλέγμα και αποθηκεύστε το νέο σας αρχείο. Η επεξεργασία των ματιών αφού κολληθεί κάθε νέο πλέγμα στη θέση του αυξάνει την ακρίβεια της ευθυγράμμισης. Αυτή η τεχνική παρέχει στο λογισμικό περισσότερα δεδομένα για να καθορίσει την κατάλληλη τοποθεσία. Καθώς ευθυγραμμίζονται όλο και περισσότερα πλέγματα, ο χρόνος επεξεργασίας αυξάνεται, αλλά η βελτιωμένη ακρίβεια αξίζει την αναμονή. Προτείνω την αποθήκευση της εργασίας σας ως αρχείου έργου σε αυτό το στάδιο επειδή τα αρχεία έργου φορτώνουν αυτόματα κάθε επίπεδο στο αρχείο σας αντί να χρειάζεται να ανοίξετε ξανά το χέρι κάθε αρχείο ως νέο επίπεδο ξανά.

Βήμα 5: Συμβουλές για ευθυγράμμιση

Οι προεπιλεγμένες παράμετροι παραμέτρων ICP σάς επιτρέπουν να ρυθμίζετε λεπτομερώς τον τρόπο ευθυγράμμισης ενός πλέγματος με το άλλο. Αριθμός δείγματος - αυτός είναι ο αριθμός των δειγμάτων που τραβάει από κάθε πλέγμα για σύγκριση με τα άλλα πλέγματα. Δεν θέλετε να κάνετε αυτόν τον αριθμό πολύ μεγάλο. Ένα μικρό δείγμα συνήθως λειτουργεί αθόρυβα καλά. 1, 000 έως 5, 000 είναι συνήθως άφθονο. Ελάχιστη απόσταση εκκίνησης - αυτό αγνοεί τυχόν δείγματα που βρίσκονται εκτός αυτού του εύρους. Συνήθως για ένα χειροκίνητα ευθυγραμμισμένο αντικείμενο θέλετε αυτό να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να περιλαμβάνει το σφάλμα "επιλογής σημείου". Μια τιμή 5 ή 10 (σε χιλιοστά) είναι συνήθως μια καλή αρχή. Μόλις ολοκληρωθούν οι αρχικές ευθυγραμμίσεις, μειώστε το στο 1mm για να "τελειοποιήσετε" την απόσταση στόχου - αυτό λέει στον αλγόριθμο πότε πρέπει να σταματήσει. Αυτή είναι μια λειτουργία του σαρωτή σας και θα πρέπει να είναι περίπου. ισούται (ή ελαφρώς κάτω) με το καθορισμένο επίπεδο σφάλματος. Οποιοδήποτε μικρότερο και απλά χάνετε χρόνο. Μπορείτε επίσης να το ορίσετε υψηλότερα για ευθυγράμμιση γρηγορότερα. Μέγιστος αριθμός επανάληψης - σχετίζεται με την απόσταση στόχου, του λέει πότε πρέπει να σταματήσει ανεξάρτητα από τη ρύθμιση της απόστασης στόχου. Οι υπόλοιπες παράμετροι συνήθως δεν χρειάζονται. Συνοπτικά: Για μια χειροκίνητη ευθυγράμμιση σάρωσης, εκτελέστε μια τραχιά ευθυγράμμιση και μετά μια ευθυγράμμιση. Για περιστροφική ευθυγραμμισμένη σάρωση, εκτελέστε μια ευθυγράμμιση. Για τραχιά ευθυγράμμιση - ξεκινήστε με μικρό αριθμό δειγμάτων, μεγάλη απόσταση εκκίνησης και μεγάλη απόσταση στόχου. Για ευθυγράμμιση - ξεκινήστε με μεγαλύτερο δείγμα, μικρότερη απόσταση εκκίνησης και μικρότερη απόσταση στόχου. Επίσης, η επανειλημμένη εκτέλεση της ευθυγράμμισης θα χρησιμεύσει συχνά για τη λεπτομερή ρύθμιση της ευθυγράμμισης.

Βήμα 6: Ισοπέδωση των στρωμάτων

Αφού όλα τα αρχεία πλέγματος ευθυγραμμιστούν και υποβληθούν σε επεξεργασία, κάντε κλικ στο εικονίδιο Layer για να ανοίξετε το μενού Layer Dialog. Διπλός έλεγχος για να βεβαιωθείτε ότι όλα τα στοιχισμένα επίπεδα είναι ορατά. Στη συνέχεια, μεταβείτε στα Φίλτρα/Επίπεδο και Διαχείριση χαρακτηριστικών/Ισοπεδώστε τα ορατά επίπεδα. Θα ανοίξει ένα αναδυόμενο παράθυρο με τις διάφορες επιλογές. Έχω την τάση να αφήνω τις προεπιλεγμένες επιλογές αφού έχω αποθηκεύσει συχνά και είναι εύκολο να επιστρέψω σε μια προηγούμενη έκδοση. Κάντε κλικ στην επιλογή Εφαρμογή. Αυτό θα ισοπεδώσει όλα τα στρώματα σε ένα πλέγμα που μπορεί στη συνέχεια να περάσει μέσα από ένα φίλτρο εξομάλυνσης. Σε αυτό το σημείο, εάν τα δεδομένα σάρωσης περιλάμβαναν πληροφορίες χρώματος, το Meshlab θα το αφαιρέσει από το νέο συνδυασμένο πλέγμα.

Βήμα 7: Εξομάλυνση και ανακατασκευή πλέγματος

Για να δημιουργήσετε ένα λείο πλέγμα, κάντε κλικ στα Φίλτρα/Επαναφόρτωση, απλοποίηση και ανακατασκευή/Poisson Reconstruction. Θα ανοίξει ένα αναδυόμενο παράθυρο με πολλές επιλογές. Οι ρυθμίσεις που έχουν φέρει τα καλύτερα αποτελέσματα μέχρι τώρα και Octree Depth - 11, Solver Divide - 7, Sample per Node - 1 και Surface offsetting - 1, αλλά μπορεί να διαπιστώσετε ότι διαφορετικές ρυθμίσεις παρέχουν καλύτερα αποτελέσματα. Κάντε κλικ στην επιλογή Εφαρμογή και αφήστε τη διαδικασία να προχωρήσει. Μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος ανάλογα με την ταχύτητα του υπολογιστή σας και το μέγεθος του αρχείου mesh. Μόλις ολοκληρωθεί η διαδικασία, κάντε κλικ στο εικονίδιο Layer Dialog και αποκρύψτε το αρχικό αρχείο πλέγματος. Εάν δεν το κάνετε αυτό, μπορεί να φαίνεται ότι η διαδικασία απέτυχε. Το νέο πλέγμα θα είναι στεγανό, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχουν τρύπες στο πλέγμα και μπορεί να εξαχθεί για γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων. Το Meshlab είναι ικανό να εξάγει το υδατοστεγές πλέγμα σε μια ποικιλία μορφών αρχείων όπως. STL,. OBJ,. PLY,.3DS και. U3D μεταξύ άλλων. Αυτό το καθιστά ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη μετατροπή του πλέγματος σας σε μορφή που μπορεί να εισαχθεί σε πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης όπως το 3D Studio Max, το Silo 3D, το Blender ή για την ενσωμάτωση του αρχείου σας σε αρχείο. PDF χρησιμοποιώντας το Adobe Acrobat 9.

Βήμα 8: Εξαγωγή του πλέγματος

Το Meshlab είναι ικανό να εξάγει το υδατοστεγές πλέγμα σε μια ποικιλία μορφών αρχείων όπως. STL,. OBJ,. PLY,.3DS και. U3D μεταξύ άλλων. Αυτό το καθιστά ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη μετατροπή του πλέγματος σας σε μορφή που μπορεί να εισαχθεί σε πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης όπως 3D Studio Max, Rhino, Silo 3D, Blender ή για την ενσωμάτωση του αρχείου σας σε αρχείο. PDF χρησιμοποιώντας το Adobe Acrobat Professional 9. Απλά μεταβείτε στο Αρχείο/Αποθήκευση ως και επιλέξτε την κατάλληλη μορφή αρχείου από το αναπτυσσόμενο μενού. Η εισαγωγή των νέων αρχείων ποικίλλει ανάλογα με το λογισμικό που χρησιμοποιείτε, αλλά είναι γενικά μια απλή διαδικασία.