Press ESC to close

3D打印行业资讯网3D打印行业资讯网

研究人员正在开发一种创新的 3D 扫描技术…… – 3D打印行业资讯网

立命馆大学和北京科技大学的研究人员开发了一种改进的边缘提取方法,旨在提高渲染 3D 扫描物体的清晰度。

该团队的创新方法由 Satoshi Tanaka 教授和主要团队成员 Yuri Yamada 女士、Satoshi Takatori 博士和Liang Li 教授领导,通过分别突出显示复杂点云数据中的锐利边缘和软边缘,克服了观察到的局限性,解决了常见的可视化挑战。传统方法。发表于 遥感这些结果有望更清晰地表示复杂的 3D 对象,这对于文化文物的保存和研究特别有用。

田中教授在解释这项研究的更广泛含义时指出:“我们的 3D 边缘提取方法不仅仅是一种改进,而且是一种扩展方法,涵盖了传统方法未涵盖的领域。对于考古学家和历史学家来说,这个工具为文化遗产地的专业视觉分析开辟了新的可能性。对于普通公众来说,它可以让人们对历史文物有更深入的了解,并成为增强博物馆和艺术画廊展览的技术。”

日本宫城县瑞岩寺洞穴 3d 扫描点云数据的双 3d 边缘提取。图片由立命馆大学提供。

通过改进的 3D 扫描提高文化遗产可视化

由于 3D 扫描(尤其是摄影测量和激光扫描)的快速发展,研究人员现在可以以详细的点云数据的形式创建复杂物体(包括文化文物)的精确数字表示。这些扫描可以对结构细节进行深入分析,但可能会带来可视化挑战,因为传统的边缘提取方法通常会产生过多的线条,从而降低视觉清晰度。

为了解决这些问题,团队开发了一种双边边缘提取方法。这种两条边缘提取方法使用单独的阈值来区分锐利边缘和较柔和的圆形边缘。

较尖锐的边缘由高曲率区域识别,而圆形或更薄轮廓所需的软边缘由辅助阈值表示。通过对每种技术应用不同的渲染技术,团队捕获了更全面的细节,而不会出现软边缘渲染为宽条纹时可能出现的混乱或厚度问题。

不透明度颜色渐变通过将颜色和透明度渐变引入软边缘,进一步增强可视化效果,创建自然区分前景和背景边缘的“光环效果”。因此,深度感知显着改善,可以更清晰地观察复杂的内部结构。

为了实现这种高效的渲染,该团队使用了基于点的随机渲染 (SPBR),这种技术可以提供实时渲染,而无需 3D 处理中通常需要的密集深度排序。

在测试中,该方法被应用于宝贵的文化遗产地,包括日本的玉木神社和印度尼西亚的婆罗浮屠神社。

与传统的边缘提取相比,双边缘方法可以准确地描绘外部和内部结构,从而在不增加计算时间的情况下提供更高的视觉清晰度。光环效应和边缘变薄极大地澄清了复杂的细节,这对于保护文化遗产至关重要。

交互式渲染的速度提供了该方法的实时探索功能,支持透明成像等应​​用。该方法不依赖标准透明度,而是利用边缘清晰度来显示内部结构,而不损失视觉深度,大大提高了清晰度。

未来的改进将集中在改进阈值处理和扩展颜色渐变路径以进一步细化细微特征。

将机器学习纳入这项技术的计划旨在将 3D 修复与锐边和软边信息相结合,这对于以 2D 格式记录的文物进行数字重建特别有用。

这种新的可视化方法为 3D 扫描应用开辟了一条宝贵的道路,为研究人员提供了更精确的工具,以前所未有的清晰度和深度对文化遗产进行数字保存、分析和探索。

双 3d 边缘提取,用于对印度尼西亚联合国教科文组织世界文化遗产婆罗浮屠寺的墙壁浮雕进行 3d 点云扫描。图片由立命馆大学提供。双 3d 边缘提取,用于对印度尼西亚联合国教科文组织世界文化遗产婆罗浮屠寺庙的墙壁浮雕进行 3d 点云扫描。图片由立命馆大学提供。
双 3d 边缘提取,用于对印度尼西亚联合国教科文组织世界文化遗产婆罗浮屠寺庙的墙壁浮雕进行 3d 点云扫描。图片由立命馆大学提供。

文化遗产保护的 3D 扫描新方法

多年来,3D 扫描在文化遗产保护方面的各种进展不断被报道,凸显了该技术的潜力。早在 2022 年,乌克兰活动人士就开始使用 3D 扫描以数字方式保护受到俄罗斯军事行动威胁的文化遗产地。

作为“备份乌克兰”计划的一部分,大约 6,000 名志愿者使用 Polycam 应用程序创建纪念碑和历史遗址的 3D 模型,保护它们免受可能的破坏。该倡议由合著者陶·汤姆森 (Tao Thomsen) 与联合国教科文组织和丹麦蓝盾合​​作发起,随着志愿者记录乌克兰各地的战争破坏,该倡议迅速扩大。联合国教科文组织报告称,宗教和历史遗址遭到广泛破坏,强调迫切需要通过数字保存来保护乌克兰的文化遗产。

2018 年初,Google 与 CyArk(一家致力于保护受冲突或自然灾害威胁的历史遗迹的非营利组织)合作,在 Google 艺术与文化推出了开放遗产项目。

该项目利用 CyArk 在 3D 激光扫描方面的专业知识,创建了可通过 Google 平台访问的高度详细的文化地标模型。 CyArk 利用激光雷达和摄影测量等先进技术,实现了毫米级精度,支持未来的修复工作。作为 Google 艺术与文化首次涉足 3D 遗产项目,Open Heritage 还向有兴趣围绕这些数字文物创建沉浸式教育体验的开发人员提供模型数据。

2024 年 3D 打印行业奖现已开放投票。

想要分享有关关键行业趋势和 3D 打印未来的信息吗?立即注册成为会员 2025 年 3D 打印行业高管调查

什么 3D打印趋势 行业领袖对今年充满期待吗?

这是什么意思 3D打印的未来 未来10年能否生存?

要了解最新的 3D 打印新闻,请务必订阅我们的时事通讯 3D打印行业通讯 或关注我们 叽叽喳喳或喜欢我们的页面 Facebook

既然您在这里,为什么不订阅我们的 YouTube 渠道?包括讨论、摘要、短视频和网络研讨会重播。

特色图像显示了日本宫城县瑞严寺洞穴中 3D 扫描点云数据的双 3D 边缘提取。图片由立命馆大学提供。

发表回复