Head-Scanner

Bevor ich den Scan-Vorgang mit einer Minolta Vivid 700 beschreibe, möchte ich an dieser Stelle Phillip Weiss und seinen netten Kollegen von Metricminds ganz herzlich für die freundliche und tatkräftige Unterstützung danken.

Laser-Triangulation

Eine Laserlichtebene wird mit Hilfe eines galvanischen Spiegels über das zu erfassende Objekt bewegt. Die Oberfläche des Objekts reflektiert das Laserlicht. Jede Scan-Ebene wird in einem Einzelbild, das durch eine CCD-Kamera aufgenommen wird, festgehalten. Die Kontur der abgetasteten Oberfläche wird dann aus den aufgenommenen Bildern der reflektierten Laserlichtebenen abgeleitet. Die Position eines beleuchteten Punktes der Oberfläche relativ zum Winkel der Aufnahme wird über das Triangulationsverfahren (genauer beschrieben unter “Full-Body-Scanner”) bestimmt. Die Auflösung in der X- und Y-Achse beträgt hierbei 200 x 200 x 256 Range Points pro Scan. Ein solcher Scan ist innerhalb von nur 0,6 Sekunden abgeschlossen. Aufgrund einer gemeinsamen optischen Achse nimmt eine Digitalkamera ein Texturbild mit einer Auflösung von 400 x 400 Pixel ohne Parallaxe (Unterschied zwischen dem Bildausschnitt im Sucher und aus dem Film) zeitgleich auf.

Prozedere

Das zu vermessende Objekt, also mein Kopf, muss von dem Scanner in verschiedenen Rotationswinkeln erfasst werden. Man beginnt mit einem frontalen Scan und rotiert das Objekt jeweils etwas weiter für die folgenden Vermessungen. Da die einzelnen Scans später aufeinander angepasst werden, sollte darauf geachtet werden, dass genügend Überlappungen der Scans vorhanden sind. Je mehr Aufnahmen angefertigt werden, desto genauer ist das Ergebnis. Sollten unzureichende Stellen in der Geometrie auftreten, werden diese durch zusätzliche Detailshots, z. B. von Mund oder Ohren, bereinigt. Die erhaltenen Rohdaten müssen als Nächstes aufbereitet werden. Unerwünschte Details oder Überlappungen werden von Hand selektiert und entfernt. Ist die grobe Anpassung der einzelnen Scans abgeschlossen, berechnet die Software (in diesem Fall “Geomagic Studio” von Raindrop) aus den verschiedenen Aufnahmen ein zusammenhängendes Objekt. Die Problematik beim Scannen eines Kopfes liegt in der Abweichung der eingenommenen Positionen oder Bewegungen im Gesicht (Muskeln bewegen sich kaum merklich, aber verändern die einzelnen Aufnahmen etc.). Diese Abweichungen führen zu Schwierigkeiten in der Synchronisation der verschiedenen Aufnahmen, da diese auch zum Teil manuell aufeinander angepasst werden müssen. Wer kann schon komplett erstarren? Als Folge dessen empfiehlt es sich, bei Systemen, die ein Objekt durch mehrere Aufnahmen erfassen, den Kopf entweder zu fixieren oder zuerst einen Gipsabdruck anzufertigen, wenn der Kopf besonders genau vermessen werden soll. Dunkle Haare oder schattige Stellen erweisen sich bei der Abtastung als ein Problem und werden beim Scan-Vorgang nicht erfasst. Soll die Form des Schädels oder das Haar trotzdem erfasst werden, kann man sich einfach eine Bademütze überziehen oder die Haare mit einem weißen Spray besprühen.

Die Erfassung eines Objekts mit Hilfe mehrerer Aufnahmen hat aber auch folgenden Vorteil gegenüber automatischen (und schnelleren) Ansätzen: Teilbereiche eines Objektes, die von anderen verdeckt werden, können aufgrund der verschiedenen Einstellungen dennoch erfasst werden. Darüber hinaus kann benötigte Tiefe in der Geometrie über Detail-Pickups geschaffen werden.

Minolta Vivid 700 - technische Daten
Technische Daten
Gerätetyp Laserbasierender, streifenabtastender Triangulationsscanner
Objektiv 9 - 46 mm 5-facher Zoom mit acht Stufen
Distanz zum Objekt 0,6m - 2,5 m
Scanbarer Bereich 70 mm x 70 mm bis 1100 mm x 1100 mm
Scanbare Tiefe gleich der Bereichsbreite bei 1,5 m Objektabstand
Auflösung 3D-Scan 200 x 200 x 256 Punkte
Auflösung Digitalkamera 400 x 400 Pixel
Scan-Zeit 0,6 s
Transfer zum Computer < 2 Sekunden
Dateigröße 1,1 MB
Interface SCSI-II
Laserstärke Class-2
Scanneraufbau Galvanischer Spiegel
Anforderungen an Umgebungslicht unter 500 lux
Stromversorgung AC 100 - 240 V
Gewicht 9 kg
Größe B x H x T 210 mm x 367 mm x 326 mm
Geeignete Rechner PC mit Windows NT/Win2000
Pentium CPU 1,4 GHz empfohlen, mind. 1024 MB RAM empfohlen
Ausgabeformate Wavefront, Softimage, DXF, Open Inventor, ASCII
Preis ca. 35.000 €

Herausgekommen ist bei dem Scan-Vorgang ein 106.079 Faces schweres Objekt. Leider war es bei diesem Scan nicht möglich, die Texturen mit zu erfassen. Die folgenden Bilder zeigen das importierte Obj-Objekt in Max.

Siehe Opjekt “Minolta_ 106KPOLYS.OBJ”.