3D-Scanner

Automatisierte Objekterfassung

Im folgenden Kapitel soll auf die Vorgehensweise bei der Objekterfassung mit 3D-Scannern eingegangen werden.

Laser-Scanner sind das präziseste Verfahren zur Erfassung von 3D-Daten. Folgende Eigenschaften können von physischen Objekten erfasst werden, wenn ein digitales Abbild erstellt wird: Form, Größe, Farbe und Textur. Mit Hilfe von einer oder mehreren augenunschädlichen Klasse-2-Laserlichtquellen werden die Oberflächen von Objekten innerhalb eines Messportals millimetergenau und sekundenschnell abgetastet. Die erfassten Daten werden im Rechner als Punktewolke mit Farb-Overlay gespeichert, die aus mehreren Millionen 3D-Messpunkten besteht. Auch wenn die Verwendung von 3D-Scannern im Entertainment- Bereich äußerst PR-tauglich ist, werden diese doch hauptsächlich für Industriezwecke eingesetzt. Scanner gibt es in den verschiedensten Varianten und Größen. Einfachere Modelle wie Tabletops (Digitizern) werden zum Scannen von kleineren Modellen, so genannte Maquettes, eingesetzt und benötigen genauso wie Head-Scanner, die nächst größere Kategorie, mehrere Aufnahmen, um ein physisches Objekt komplett zu erfassen. Full-Body-Scanner, die größte Ausführung, tasten mit mehreren Lasern das zu erfassende Objekt gleichzeitig ab. Gleichzeitig, oder vielmehr automatisch, muss jedoch nicht unbedingt besser sein.

Gescannte Modelle sind für Animationszwecke aufgrund der hohen Detailtiefe und der unregelmäßigen Geometrie gänzlich ungeeignet. Das 3D-Objekt ist vielmehr als eine Modellierungshilfe zu betrachten, das als Basis für die Abnahme der wichtigen Konturlinien dient. Programme wie “CySlice” von Cyberware (Preis ca. 4.000 €) erlauben es, die erfassten Objekte durch die Erstellung von Kurven auf deren Oberfläche in Nurbs-Patches (IGES, leider nicht nach Max) oder Quad-Polys zu konvertieren. Die Anzahl der so erhaltenen Patches ist jedoch gewaltig. Das auf der Cyberware-Homepage zum Download bereitgestellte Beispiel besteht aus 90 Nurbs-Patches.

Laser-Scanner wurden bereits in so vielen Film- und TV-Produktionen eingesetzt, dass eine komplette Liste der Titel wahrscheinlich diverse Seiten einnehmen würde. Wenn Computeranimation verwendet wurde, ist die Wahrscheinlichkeit recht hoch, dass irgendwann ein Digitizer oder Scanner als Modellierungshilfe zum Einsatz gekommen ist.

Einsatzbereiche

Es gibt viele verschiedene Einsatzbereiche für 3D-Scanning oder Digitizing. Die folgende Aufzählung ist keinesfalls vollständig.

  • Virtuelle Charaktere: 3D-Formerfassung von physischen Skulpturen, Schauspielern (z. B. fotorealistische Stuntmen, die sich nicht nennenswert bewegen müssen) etc.
  • E-Commerce und E-Learning: Objekterfassung
  • Industrie: 3D-Formerfassung im Bereich von Konzeptstudien, Reverse Engineering (Erfassung von Daten bestehender Objekte, für die es keine Spezifikationen mehr gibt), Rapid Prototyping (schnelle, unpräzise Datenerfassung während der Entwicklungsphase), Virtual Prototyping etc.
  • Bekleidung und Textilien: Vermessung und Bestimmung von Konfektionsgrößen
  • Archivierung und Katalogisierung von Objekten und Personen: Z. B. Durchschnittsgröße und allgemeine Körpermaße verändern sich im Laufe der Zeit. Das Projekt CAESAR (Civilian American and European Surface Anthropometry Resource) stellt in einer Datenbank die anthropometrischen Daten der Bewohner verschiedener Länder zusammen.
  • Medizin: Vermessung von Körperteilen oder Gliedmaßen.
  • Industrieanwendungen: Fabrikautomation, Qualitätsprüfung, Identifikation, Fahrzeugführung.

Da eine vollständige Aufzählung aller erhältlichen Scanner und Scan-Methoden den Rahmen sprengen würde, sollen nur die Methoden der zum Einsatz gekommenen Geräte angesprochen werden. Für weitere Informationen möchte ich auf folgenden Artikel verweisen: “Marktübersicht: 3D-Scanner für alle Einsatzbereiche”, Robert Seidel, Digital Production, 04/03.