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自作3Dスキャナーを作る(校正＆物体スキャン編)

k_mitsunami

キャリブレーションをして精度の高い3Dモデルを作る

前回からのつづき。3Dスキャナーの組み立てが完成してスキャンしてみたらめちゃくちゃな3Dモデルができてしまったので、きちんとキャリブレーションをする話。

レーザー位置のキャリブレーション

この3Dスキャナーは二本のラインレーザーとカメラを用いているが、それぞれの位置を最初に正確に調整することが必要。前回も紹介したこのソフトウェアプログラムはかなりよくできていて、ブラウザ経由でキャリブレーションが容易になるようなガイドを出してくれる。

キャリブレーション用オブジェクトを回転台に載せる。カメラ位置は高さ、角度をガイドに従って調整。3Dプリンターで印刷した筐体が固く調整に手こずるもなんとかOK。

次はそれぞれのレーザーの照射位置を調整する。基準位置がキャリブレーション用オブジェクトの中心かつ垂直に照射するように調整。

レーザー閾値の設定

カメラとレーザーの物理的な位置調整が完了したら、次は画像処理のパラメータ調整。この3Dスキャナーは、物体に照射された赤レーザーをカメラで撮影して、簡単な画像処理でレーザー位置を抽出する。そのレーザーの位置をきれいに抽出するためのパラメータをここではレーザーしきい値と呼んでおり、二値化する画像のピクセル値に相当する。

いざ3Dスキャン

すべての調整が完了したところでいざ3Dスキャン！

うぇーい、3Dモデルができたー。モデルの欠損はあるもののここまでスタートから二週間ちょっと。満足感。

いろいろスキャンしてみた

さっそく家にあるもので色々ためしてみた。

まだまだ改善点はあるけれど

今回、3Dスキャナーを組み立ててみてとても勉強になった。改善点としては、撮影時間の短縮とか3Dモデルの高精度化とか、スキャン後のモデル加工整形かな。また時間があるときに改善してみたいけど。。今はiPhone12にLidarが載る時代なのでせっかくならそっちの方も試してみたい。ということで今回はここまで。

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