3Dスキャンサイエンス: ScanTechの高精度、トゥルーカラー3Dデータ取得ソリューション

5G、メタバース、VR、AR、3Dプリントなどの最先端技術が爆発的に成長するにつれ、現実世界と仮想世界をつなぐ重要なリンクとして、高精細カラー3Dモデリングがますます多くのユーザーに支持されるようになっています。この記事では、さまざまなニーズに基づいて最も適切なカラー 3D データ取得ソリューションを選択する方法について説明します。

さまざまなアプリケーションシナリオに基づいて、高解像度のカラー 3D データ取得の要件を大まかに 3 つのカテゴリに分類します。ユーザーは実際の状況に応じて、対応するカラー 3D 取得ソリューションを選択できます。

01高精度、トゥルーカラー3Dモデル取得

その後の 3 次元データのアーカイブ、測定分析、損傷修復などに使用できるように、実際のサイズ、木目の詳細、テクスチャパターンなどを正確に復元するには、高精度のトゥルーカラー 3 次元モデルが必要です。

高精度のトゥルーカラー 3D モデルは、主に文化遺物/コレクションの 3D デジタル化、重要な現場サンプルの分析と検出 (遺物の損傷記録、法医学的証拠のデジタル管理、犯罪捜査現場の調査記録など)、科学研究および教育用標本の 3D データベースの作成 (漢方薬標本ライブラリ、古生物学標本データベースなど) に使用されます。

高精度のトゥルーカラー 3D モデルには、3D データとマッピング情報の取得に対する要件が非常に高くなっています。現在、市場で最も一般的で成熟したソリューションは、レーザー 3D スキャナー + SLR カメラ + 後処理マッピング (推奨ソフトウェア: Red Panda Smart Mapping Assistant) です。このカラー 3D データ取得ソリューションには、次のような大きな利点があります。

1. 細部の完全な修復

従来のフォトモデリング（Reality Capture、ContextCapture（Smart 3D）、Metashape（Photoscan）などの主流ソフトウェア）やフォワードモデリング（3ds Max、Mayaなどの主流ソフトウェア）と比較して、レーザー3Dスキャン技術は、実際のオブジェクトのサイズとテクスチャの詳細を1：1の比率で正確に復元できます。

例えば、スキャンスキャンテクノロジー社の複合3DレーザースキャナーKSCANシリーズは、最大0.020mmの精度と最大0.010mmの解像度を備えており、複雑な物体の表面の詳細と完全な3Dデータを正確に取得でき、3Dデジタルアーカイブ、3Dデータ測定と分析、3Dプリント、文化遺産の保護と修復、文化遺産の予防保護監視に幅広く使用できます。

2. 非常に強力なシーン適応性

レーザー 3D スキャナーは、オブジェクトの 3D ホワイトモデル (モノクロモデル) を取得する際に比類のない利点があります。たとえば、Scantech の SIMSCAN および KSCAN シリーズのレーザー 3D スキャナーは、接触や粉体噴霧なしで超高精度の 3D データ取得を完了できます。

KSCAN には、クロスラインブルーレーザー高速スキャン、ブルーパラレルレーザー微細スキャン、赤外線レーザー大判スキャン、シングルラインレーザー深穴スキャンなどの複数のスキャンモードが搭載されています。写真測量システムが組み込まれており、さまざまなサイズ (コインほど小さいものから、10 メートルを超える古代の建物の部分的な再建まで)、材質 (暗い色、反射性、黒など)、テクスチャ (単色または繰り返しテクスチャなど) の物理オブジェクトのスキャンニーズに簡単に対応できます。

3. 超高質感の透明度

市場に出回っているカラー 3D スキャナーのほとんどには、次のような制限があります。

① 色彩表現が弱い：ほとんどのハンドヘルドカラー3Dスキャナには産業用カメラが搭載されています。産業用カメラの画像センサー、レンズなどのコンポーネントにより、色彩表現は一眼レフカメラに比べてはるかに劣ります。
② 低画素：ハンドヘルドカラー3Dスキャナーのカラーカメラの画素数は130万～300万程度がほとんどで、固定カメラ3Dスキャナーのカラーカメラの最大画素数は1200万～2400万程度で、高画素の一眼レフカメラ（4000万～）に比べるとはるかに少ないです。
③ 基準距離を調整できない。カラー 3D スキャナーには通常、固定焦点カメラが搭載されており、そのほとんどは対象物のサイズに応じてスキャナーの最適な焦点距離を調整できないため、さまざまなサイズの対象物への適応性が大幅に低下します。

テクスチャ取得の鮮明さと、さまざまなサイズのオブジェクトのシーン適応性のバランスをどのように取るのでしょうか? ScanTech は、テクスチャ情報を取得するためのより高精細なソリューションを提供します。SLR カメラ (ピクセルは 40 メガピクセル以上を推奨) にカラーキャリブレーションカードを装備し、均一で柔らかい光の環境でマルチアングル撮影を実行します (詳細については、Red Panda スマートステッカー撮影ガイドを参照してください)。

さらに、被写体のサイズが 30cm 未満で、テクスチャの鮮明さの要件が高い場合は、微妙なテクスチャを取得するニーズを満たすためにマクロレンズが必要になります。

4. 効率的で使いやすいスマートステッカー

レーザー 3D スキャナーは、対象物の高精度な 3 次元モデルを取得し、それを SLR と組み合わせて高解像度のカラー写真を撮影します。最後に、2 セットのデータを 3D マッピングソフトウェアに同期してインポートし、インテリジェントマッピングによって高精度のトゥルーカラー 3 次元モデルを生成できます。

スキャンテクノロジーの Red Panda スマートマッピングアシスタントを例にとると、通常のオブジェクトのカラー 3D モデルのマッピングを完了するのにかかる時間はわずか 30 分です。 3D スキャンモデルマッピングプロセスのほとんどはインテリジェントに処理されるため、効率的で便利であり、操作しきい値が非常に低いため、モデル作成コストが大幅に削減されます。

02Eコマース3Dディスプレイ

近年、電子商取引プラットフォームでは3次元ディスプレイの需要が高まっており、より効率的で低コストのカラー3次元モデル制作ソリューションの模索が始まっています。市場で主流となっている商用グレードの 3D モデルは、主にフォワードモデリングに基づいており、アウトドア旅行ツール、家具、電化製品、キッチンやバスルーム、手頃な価格の手工芸品、ジュエリーなどの 3D モデリングなど、モデリングコストを削減するために、組立ラインの分業と大規模なマテリアルライブラリの確立を通じて生産されます。

高精度のトゥルーカラー 3D モデリングの要件とは異なり、商用グレードの 3D ディスプレイでは、モデルの詳細の復元、精度、3D データの整合性に対する要件が低くなります。オブジェクトのすべてのテクスチャの詳細を正確に復元する必要はなく、テクスチャの詳細を 1:1 忠実に復元する必要もありません。代わりに、オブジェクトが可能な限り美しく魅力的であることが求められます。したがって、フォワードモデリングは、商用グレードの 3D モデルを作成するための、より効率的でコスト効率の高いソリューションです。

もちろん、モデリングのボリュームが大きい場合や、オブジェクトがより複雑な場合（曲面が多く、構造が複雑な場合など）は、レーザー 3D スキャナーを使用すると、オブジェクト表面の 3 次元データをすばやく取得できます。3D モデラーは、このデータを使用して、モデルのより効率的で正確な 3 次元再構築を実行できます（参照モデリングに 2 次元の写真ではなく、3 次元スキャンモデルを使用）。

03産業用仮想シミュレーション

産業用仮想シミュレーションシステムを使用して生産（衝突防止監視システムの構築など）、組み立て、生産指導をガイドする場合、現場環境を1：1で再構築する必要があります。このとき、レーザー3Dスキャナーを使用すると、実験対象の全体的なフレームワーク精度と主要部品の正確なモデル取得を最大限に高めることができます。

自動車のメンテナンスと修理の立体VR教育を例にとると、自動車の内外装を分解した後、多くの複雑な曲面と部品構造に直面しても、レーザー3Dスキャナーの助けを借りて、自動車の全体的なフレームと主要部品の3次元データを迅速に取得できます。モデリングチームは、これらの3次元データに基づいてモデルを再構築し、各コンポーネントのサイズ精度と位置が正確に復元されるようにすることで、マージされたデータに対する後続の調整に必要な作業負荷を大幅に削減し、フォワードモデリングの効率を少なくとも2倍にします。

ユーザーは、実際のニーズに応じて、さまざまな使用シナリオに合わせて上記の 3 つのカラー 3D データ取得ソリューションから選択できます。予算に余裕があれば、ポータブルレーザー3Dスキャナーの上に、ハンドヘルドカラー3Dスキャナー（iRealシリーズなど）、トラッキングレーザー3Dスキャナー（TrackScanシリーズなど）、デスクトップ3Dスキャナーなどを自由に追加できます。

ScanTech は、産業グレードおよびプロフェッショナルグレードの 3D デジタル製品とソリューションに重点を置いています。同社の製品は、ハンドヘルドレーザー 3D スキャナー、プロフェッショナルグレードのカラー 3D スキャナー (iReal シリーズなど)、自動 3D 検査システムという 3 つのコアセクションを中心に展開されています。

この製品は幅広い応用シナリオを備えており、品質管理から製品開発、仮想 3D 表示まで、複数の分野で 3D デジタルソリューションを提供し、正確な 3D モデルを迅速に作成し、3D モデルの取得をより効率的かつ便利にします。

今後も ScanTech は技術革新を続け、より多くの業界のアプリケーションニーズをターゲットにし、より低コストでより正確かつインテリジェントな 3D データ取得ソリューションを継続的に開発していきます。

3Dスキャンに関する知識をさらに深めるには、ScanTechの公式WeChatアカウント「Scan_Tech」をフォローしてください。

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