墨西哥研究人員開發(fā)出新的3D建模技術(shù)

        如果您想用3D打印機(jī)復(fù)制一個已有的物體，最常用的方法就是先對其進(jìn)行3D掃描，然后根據(jù)掃描結(jié)果建模生成3D模型，最后在打印出來。不過，當(dāng)您用3D掃描儀把對象掃描到計算機(jī)中后，可能還需要對生成的3D模型進(jìn)行修改完善，除非你使用的是昂貴的高品質(zhì)設(shè)備。
        日前，墨西哥 Centro de Investigaciones en Optca（CIO）的研究人員似乎找到了一個更好的解決方案，該方案成本更低，而且結(jié)果更加準(zhǔn)確靠。
        這一技術(shù)被稱為“同相位360度輪廓測定法（Co-phased 360-degree profilometry）”，需要具備5個必要條件：一部照相機(jī)、兩個光投影器、受試者（位置固定并能360度旋轉(zhuǎn)），還有一臺計算機(jī)。該技術(shù)的原理來自于武田等人1982年發(fā)表的一篇經(jīng)典研究論文，該論文發(fā)現(xiàn)的方法可以用于構(gòu)件類似圓柱形固體的3D模型，但不能用于構(gòu)建非圓柱體或擁有更多細(xì)節(jié)對象的3D模型。論文里提供的方法是：用一個光投影機(jī)將平行線投射到物體上，然后用相機(jī)將其拍攝下來，由計算機(jī)對這些彎曲的平行光帶進(jìn)行分析，并創(chuàng)建出它的3D模型。不過據(jù)了解，這種方法無法對大多數(shù)物體進(jìn)行3D建模，尤其是表面并不規(guī)則的物體。

從左、右角度照射的塑料頭骨的數(shù)字化（圖片來源：arxiv.org）

        CIO研究人員使用的方法則對此進(jìn)行了改進(jìn)，他們在相機(jī)兩側(cè)相同的角度上放置了兩臺投影機(jī)，相機(jī)連續(xù)拍攝，先用一臺投影機(jī)對物體進(jìn)行投影，然后是另臺投影機(jī)做同樣的事，隨后掃描對象略微旋轉(zhuǎn)，上述過程再次發(fā)生，直到相機(jī)拍攝了足夠的對象，足以完成建模。然后由計算機(jī)根據(jù)復(fù)雜的計算公式分析拍攝到的這些圖像，最終形成完整的3D模型。。

        根據(jù)發(fā)表的研究結(jié)果，研究小組成功地為一個相當(dāng)復(fù)雜的塑料頭骨進(jìn)行了3D建模。

左側(cè)顯示出了塑料頭骨的3維灰度渲染圖。右圖顯示是經(jīng)過大量條紋疊加后的另一個頭骨的透視圖。 （圖片來源：http://arxiv.org/）

        根據(jù)上文的描述我們可以看到，實(shí)際上這種建模技術(shù)使用的硬件非常簡單，關(guān)鍵在于其正確的軟件算法，這就為我們開發(fā)更加便宜、實(shí)用的3D建模設(shè)備打開了一扇大門。也許用不了多長時間，更便宜、更方便、功能更強(qiáng)的3D掃描設(shè)備就會出現(xiàn)在人們的面前。
該技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員包括： Manuel Servin, Guillermo Garnica和J. M. Padilla。