Artec SDK per un processo di scansione robotico automatizzato, privo di errori e più veloce

Un gruppo internazionale di ricercatori hanno usato Artec Scanning SDK e Artec Spider montati su di un braccio robotico per sviluppare un nuovo metodo di scansione automatica che produce modelli 3D ad alta qualità anche quando si scansionano piccoli oggetti con una geometria complicata. Un numero di test comparativi hanno provato che questo nuovo metodo supera in qualità le precedenti tecniche di scansione.

Fare scansioni 3D di oggetti fisici può essere una grande sfida, specialmente quando l’oggetto ha una superficie ricca di dettagli e occlusioni. Un gran numero di ricerche sono state svolte per eliminare la quantità di dati danneggiati e punti ciechi nelle immagini 3D, e un team ha raggiunto risultati davvero notevoli.

Un gruppo di ingegneri del Visual Computing Research center dell’università di Tel-Aviv, della Memorial University di Newfoundland e delle università di Costanza e Shandong ha creato un nuovo metodo di scansione.

In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno usato lo scanner 3D Artec fissato sul braccio di un robot antropomorfo, PR2, per scansionare alcuni piccoli oggetti posizionati su un tavolo di gomma che il robot teneva e ruotava sulla sua altra mano.

Per i loro esperimenti, il team ha scelto Artec Spider piuttosto che un'altra soluzione 3D. Lo Spider è uno strumento ideale per scansionare piccoli oggetti, dato che vede perfino le estremità più appuntite e le parti più minuscole.

Lo Spider produce immagini in altissima risoluzione (fino a 0.1 mm) e con una precisione superiore (fino a 0.05 mm), catturando fino a 7.5 fotogrammi per secondo e processando 1.000.000 punti per secondo. I fotogrammi sono fusi in tempo reale, quindi non c’è bisogno di nessun complicato post-processing.

Insieme al software Artec Studio, è uno strumento potentissimo per designer, ingegneri e inventori di ogni tipo, e con Artec Scanning SDK può essere adesso incorporato in ogni sistema di scansione specializzato.

L’obbiettivo principale degli esperimenti era di assicurare una scansione ad alta fedeltà degli oggetti. Questo obbiettivo è stato raggiunto piazzando lo scanner in Next Best Views (NBV) selezionate strategicamente, in modo da catturare progressivamente i dettagli geometrici dell’oggetto, finché sia la completezza che l’alta fedeltà sono stati raggiunti.

L’idea di un nuovo sistema di scansione autonomo riassume l’analisi dei dati acquisiti dallo scanner e la generazione di set di NBV per il robot che esegue la scansione.

Il processo di scansione inizia con una scansione globale dell’oggetto, per ottenere una nuvola di punti iniziale che comprende sommariamente larghe porzioni della superficie dell’oggetto. Poi viene generato un set di NBV, o di punti di vista candidati, a seconda dell’equazione di Poisson selezionata.

Poi il robot muove lo scanner in modo da catturare delle istantanee da questi punti di vista. Quando la mano del robot che tiene lo scanner ha raggiunto il punto di vista assegnato, viene effettuata una scansione. Il sistema ottiene il fotogramma, che viene quindi registrato e unito all’immagine iniziale.

Per evitare la perdita di dettagli, il nuovo algoritmo crea una mappa di confidenza, rilevando accuratamente le aree di bassa qualità nei luoghi dove devono venire applicate scansioni addizionali.

Il processo di scansione è stato programmato usando Artec Scanning SDK. La scansione prende luogo automaticamente e si ferma non appena i parametri di ricostruzione specificati sono stati raggiunti.

Il nuovo algoritmo è stato comparato ad altri due algoritmi basati su NBV, uno focalizzato sulla visibilità e l’altro sui confini. Il nuovo approccio ha mostrato una superiore qualità di scansione.

I ricercatori hanno anche paragonato i loro algoritmi con approcci basati sulla curvatura e la densità per mostrare ancora una volta come il loro metodo produca scansioni di qualità senza paralleli.

Inoltre, il gruppo ha eseguito esperimenti con l’algoritmo su un’altra piattaforma robotica, un robot industriale con un singolo braccio per scansionare automaticamente una delicata statuetta di elefante con alta qualità e alta fedeltà.