Erdvinių komponentų skeneris

VisualiXe

3D objektų vizualizavimas ir erdvinių komponentų skenerio duomenų eksportavimas į standartinį 3D spausdintuvo formatą

Erdvinių komponentų skeneris saugiam pasirinktų objektų skenavimui buitinėmis sąlygomis bei saugojimui 3D modelyje

slider-image
slider-image
slider-image
slider-image

ERDVINIŲ KOMPONENTŲ SKENERIS VISUALIXE

Softneta UAB, įgyvendinusi projektą pagal priemonę EUROSTARS, kartu kartu su Norvegijos partneriais Sharpxview AS  bei Lietuvos partneriais CGTrader UAB, sukūrė erdvinių komponentų skenerį, kuris suteikia galimybę buitinėmis sąlygomis skenuoti pasirinktus objektus bei išsaugoti juos 3D modelyje.

Programinė įranga VisualiXe užtikrina 3D objektų vizualizavimo galimybes bei erdvinių komponentų skenerio (3D skaitytuvo) duomenų eksportavimą į standartinį 3D spausdintuvo formatą, tokiu būdu sudarydama galimybę tiesioginiam 3D objektų spausdinimui.

3D skaitytuvo vidinė struktūra:

3D Scanner Mini Real Picture

VisualiXe programinė įranga suteikia galimybę konvertuoti 2D nuotraukų duomenis į tūrinį 3D duomenų formatą, kaip pavaizduota paveiksluose žemiau.

2D nuotraukų duomenų konvertavimas  3D duomenų formatą:

3D Model Reconstruction

2D nuotraukų duomenų konvertavimas  3D duomenų formatą:

3D segmentavimas

Rekonstruoto segmento objekto paviršiaus, paruošto saugoti standartizuotu formatu, vaizdas pateiktas paveiksle.

Rekonstruoto segmento objekto paviršiaus, paruošto saugoti standartizuotu formatu: 

3D Model Reconstruction

Išsaugotą 3D modelį galima atidaryti su bet kuria 3D objektų modeliavimo programine įranga. Daugiau apie erdvinių komponentų skenerio VisualiXe funkcijas skaitykite žemiau.

Funkcijos

Funkcijos toggle

Funkcijos

VisualiXe programinės įrangos funkcijos:

  • 2D nuotraukų duomenų konvertavimas į tūrinį 3D duomenų formatą;
  • Objekto segmentacija vokselio vertės slenksčio nustatymo metodu;
  • Segmento objekto paviršiaus rekonstrukcija;
  • Rekonstruoto paviršiaus saugojimas standartizuotu formatu.

2D duomenų konvertavimas į tūrinį duomenų formatą

Kompiuterinės tomografijos (CT) nuotraukos yra saugomos 2D formatu. Kiekvienas nuskenuoto objekto sluoksnis saugomas atskiroje nuotraukoje. Nuotraukos yra saugomos DICOM formatu.

Žemiau pateiktame paveiksle kairiajame peržiūros lange matomas aksialiniu pjūviu pateiktas vaizdas, kuris gautas rekonstravus kompiuterinio tomografo sinogramą. Naudojant DICOM formatu išsaugotus pikselių bei nuotraukos dimensijų duomenis, taip pat failo meta-duomenyse išsaugotą nuotraukos sluoksnio storį, yra kuriamas trijų dimensijų vaizdo masyvas. Sukūrus atvaizdavimui tinkamą vaizdinės informacijos duomenų struktūrą, yra naudojamas tūrinio atvaizdavimo metodas (angl. Volume rendering). Gautas rezultatas pateiktas dešiniajame peržiūros lange:

2D Konvertavimas

Siekiant iš plokštuminio 2D vaizdo gauti tūrinį 3D vaizdą, peržiūros sistemoje ant plokštuminio vaizdo reikia paspausti dešinįjį pelės klavišą ir išsiskleidusiame menių pasirinkti punktą “segmentacija” (angl. Segmentation).

2D Konvertavimas Funkcijos

Tūrinio vaizdo peržiūros langas turi tris pagrindinius vaizdo valdymo įrankius:

  • Kontrasto keitimo įrankis (angl. Windowing). Naudojant šį įrankį galima padaryti vizualiai matomą tik tam tikro tankio vaizdą.
  • Objekto padėties keitimo įrankis (angl. Pan). Naudojant šį įrankį galima keisti objekto padėtį lange. Vaizdo didinimo įrankis dėl vaizdo valdymo patogumo nebuvo integruojamas į įrankių menių. Vaizdą didinti ar mažinti galima pelės ratuku.
  • Objekto pasukimo įrankis (angl. Rotate).  Naudojant šį įrankį objektą galima pasukti pagal pasirinktą ašį.

Objekto segmentacija vokselio vertės slenksčio nustatymo metodu

Objekto segmentacijai atlikti kartu su tūriniu vaizdu yra pateikiama ir segmentacijos įrankių juosta. Ją sudaro keturi įrankiai:

  • Slenksčio rėžių nustatymo įrankis. Naudojant šį įrankį yra nustatomas segmentuojamo objekto vokselių (angl. voxel) reikšmių rėžis. Jeigu vokselio reikšmė patenka į nustatytą rėžį, tuomet jis nudažomas rusva spalva, kaip pavaizduota 5-ame ir 6-ame paveiksluose. Tokiu būdu galima segmentuoti visą objektą arba tik tam tikro tankio atskiras jo dalis.
  • Segmentacijos pritaikymo įrankis. Kuomet nustatomi reikiami segmentacijos rėžiai, paspaudus mygtuką “Apply segmentation” yra generuojami segmentuojamo objekto paviršiaus duomenys. Paviršiaus duomenys atvaizduojami žalia spalva.

DĖMESIO! Pakeitus segmentacijos rėžius, paviršiaus duomenys yra panaikinami, todėl po imtinų reikšmių slenksčio pakeitimo segmentacijos pritaikymą reikia atlikti iš naujo.

  • Tūrinio vaizdo rodymo ir slėpimo įrankis. Kuomet segmentuoto objekto paviršiaus duomenys rodomi kartu su tūriniu vaizdu, kartais būna sudėtinga pastebėti paviršiaus trūkumus. Tokios paviršiaus analizės metu naudojamas tūrinio vaizdo atjungimas.
  • Segmentuoto objekto paviršiaus duomenų eksportavimas į universalų 3D duomenų formatą. Paspaudus mygtuką “Export stl” paviršiaus duomenis galima išsaugoti naujame faile stl formatu.

Segmentuoto puodelio atvaizdavimas:

3D segmentavimas

Segmentuotų pridėtinių dalių atvaizdavimas:

Segmentuotų pridėtinių dalių atvaizdavimas

 

Segmento objekto paviršiaus 3D rekonstrukcija

Objektai yra skenuojami mažos galios kompiuteriniu tomografu, todėl gaunamos mažos raiškos nuotraukos. Atliekant 3D rekonstrukcijas su mažos raiškos nuotraukomis ir siekiant gauti kuo aukštesnės kokybės rekonstrukciją yra labai svarbus segmentuoto objekto paviršiaus sudarymo algoritmo parinkimas. Geriausia paviršiaus kokybė buvo gauta panaudojus marširuojančių kubų (angl. marching cubes) algoritmą. Algoritmo vykdymo metu yra kuriami trikampiai poligonai, kurie sudaro rekonstruojamo objekto paviršių.

Rekonstruoto puodelio paviršiaus pavyzdys:

3D Model Reconstruction

Rekonstruotos skardinės paviršiaus pavyzdys:

3D Model Reconstruction

Paviršiaus duomenų saugojimas standartizuotu formatu

VisualiXe rekonstruotų objektų poligonų duomenis saugo STL (angl. Standard Triangle Language) formatu. 3D modelio išsaugojimas faile atliekamas paspaudus mygtuka “Export stl”. Sugeneravus ir išsaugojus failą naršyklėje parodomas pranešimas, kad failas išsaugotas:

3D Model Reconstruction

Išsaugotą 3D modelį galima atidaryti su bet kuria 3D objektų modeliavimo programine įranga. Dviejų rekonstruotų 3D modeliu kompoziciją taip pat galima atsidaryti vienoje scenoje su 3D objektų modeliavimo programine įranga:

3D Model View