Как обработать 3D скан
На самом деле, большинство сканеров, которые представлены на рынке машинного зрения - не 3D, а 2.5D. В чем их отличие? 2.5D не сканеры не дадут вам готового облака точек, которое можно получить с бытовых 3D сканеров. Облако точек трудно обработать "на лету", с ним удобно производить ре-инжиниринг.
Для 3D сканеров машинного зрения обработка выглядит намного проще, а главное она происходит значительно быстрее. Для 3D был разработан специальный формат данных, который возможно обработать классическими методами обработки 2D изображений, поэтому разработка 3D решения не займет много времени.
Как выглядит скан с 3D сенсора?
ПК с 3D сенсора получает картинку следующего вида (слева оригинальная деталь, справа её скан сверху):
Это двумерная картинка, состоящая из вокселей (Voxel от слов: объёмный (англ. volumetric) и пиксель (англ. pixel)).
Воксели - это пиксели высоты, по которому в зависимости от уровня серого можно вычислить высоту точки.
Такие снимки не обязательно представлять в 3D и обрабатывать сложной математикой.
Для большинства применений 3D сенсоров достаточно алгоритмов обработки 2D изображений, которые будут слегка скорректированы под имеющуюся задачу.
Воксели генерируются следующим образом (на примере лазерной триангуляции):
- Получают профиль линии с помощью камеры
- FPGA камеры находит точки высоты у данного профиля для каждого столбика матрицы
- Внутри камеры сшиваются несколько линий вместе
- Камера преобразует данные о высоте из пикселей в воксели и выдает готовый кадр на ПК.
Преимущество вокселей
В отличие от облака точек, где каждая точка может располагаться независимо от других точек, у вокселей все намного проще. Здесь каждая точка (воксель) имеет свои, точно определенные координаты X и Y, а изменяться может лишь ее высота Z, отображение этого изменения и есть уровень серого у данного вокселя. Как уже говорилось ранее - с данными 2.5D сканирования можно работать классическими алгоритмами машинного зрения, подходящими для 2D камер.
В заключение, 3D сканер машинного зрения - это не сложное в применении устройство, которое присылает вам снимки по GigE, как и обычная камера технического зрения. К ним также применяется алгоритмы машинного зрения - блоб анализ, сопоставление, нейронные сети т.д., как и к обычным снимкам, и разница лишь в том, что градация серого - это не яркость, а высота.
