挑戰(zhàn)：這是一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試帶復(fù)雜部位的大型物體的掃描，用兩臺(tái)手持式3D掃描儀快速捕獲一艘獨(dú)木船，上面約有60個(gè)小部件，并制成一個(gè)完整的3D模型。
解決方案：Artec Leo, Space Spider, Artec Studio, ZBrush
效果：使用Artec Leo、Space Spider以及Artec旋轉(zhuǎn)臺(tái)和ZBrush 3D建模軟件，輕松掃描了獨(dú)木船及其所有部件，并制作出色的3D模型，沒(méi)有任何困難。
面對(duì)帶有大量細(xì)節(jié)的大型物體時(shí)，即便掃描專家也會(huì)擔(dān)心找不到好的處理方式。比如汽車定制商店花了半個(gè)下午掃描了一輛蘭博基尼的內(nèi)外部分，來(lái)定制設(shè)計(jì)匹配的部件，進(jìn)行改裝。或者也可能是航空工程師，要掃描空客A380的駕駛艙，并在幾天內(nèi)制成可用于虛擬現(xiàn)實(shí)的亞毫米級(jí)精準(zhǔn)3D模型。
ShareMind的Pietro Meloni正使用Artec Leo掃描
時(shí)間一分一秒地流逝，工程師還在苦思冥想如何精準(zhǔn)捕獲并處理整個(gè)儀表盤、八個(gè)顯示器、以及所有開關(guān)、按鍵、控制桿等。更別提汽車座椅和駕駛艙的整個(gè)構(gòu)造了。
一開始看起來(lái)一個(gè)簡(jiǎn)單的掃描任務(wù)居然很快變成一個(gè)多階段的大項(xiàng)目，需要耗費(fèi)幾個(gè)禮拜。但其實(shí)不用這么麻煩。
這些應(yīng)用場(chǎng)景促使Artec金牌經(jīng)銷商ShareMind的Pietro Meloni想辦法簡(jiǎn)化工藝，實(shí)現(xiàn)輕松捕獲，將多層次的巨型物體迅速制成精準(zhǔn)度高的3D模型。
作為參考，Meloni選擇了一條3米長(zhǎng)的獨(dú)木船，它幾何簡(jiǎn)單，但體積龐大，同時(shí)又有很多部分，細(xì)節(jié)很多，材料較軟，還有內(nèi)凹的高難度掃描部位。
他選用Artec Leo作為主掃描儀。Leo是一款革新式便攜3D掃描儀，全無(wú)線設(shè)計(jì)，配備機(jī)載處理和后置觸摸屏，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)掃描進(jìn)度。Leo適用于中型物體的捕獲，如人物、家具，甚至能完成高分辨率的汽車彩色3D掃描（準(zhǔn)確度高達(dá)0.1毫米），因此，無(wú)論是新手還是專家，都可以一鍵開啟掃描，非常輕松。
Artec Leo準(zhǔn)備繼續(xù)掃描獨(dú)木船
有了Leo，Meloni只用了5分鐘就捕獲了整艘獨(dú)木船及近60個(gè)部件。隨后，他在Artec Studio軟件中花了13分鐘完成掃描處理。但是他對(duì)結(jié)果不是非常滿意。他希望能找到好的方式，制作一個(gè)足夠精美的3D模型，經(jīng)得住專家的審查。Meloni很快發(fā)現(xiàn)，獨(dú)木船的復(fù)雜部位可以通過(guò)另一臺(tái)掃描儀Artec Space Spider來(lái)完成。
手持式3D掃描儀Space Spider擁有計(jì)量級(jí)精度（高達(dá)0.05毫米），在逆向工程、質(zhì)量控制方面表現(xiàn)出色，能捕獲復(fù)雜幾何與纖細(xì)物體，非常適合掃描小面積對(duì)象。
Artec Space Spider
用Meloni的話說(shuō)，“就像你不會(huì)帶把手術(shù)刀去叢林，也不會(huì)帶個(gè)彎刀去手術(shù)室，每個(gè)掃描儀都有自己專用場(chǎng)合。Artec Studio 15也簡(jiǎn)化了多個(gè)Artec掃描儀數(shù)據(jù)的合并工作，所以幾分鐘就能制作出出色的3D模型。”他繼續(xù)補(bǔ)充道，“許多客戶誤以為一臺(tái)3D掃描儀就能搞定任何物體，無(wú)論是精致的翡翠戒指還是馬戲團(tuán)帳篷。”
獨(dú)木船3D模型成品特寫，可看到把手、繩索和其他小部件
該項(xiàng)目另一個(gè)值得提及的問(wèn)題是如何處理柔軟易動(dòng)的部件，比如繩索。這些細(xì)繩被綁在纖維玻璃船體的不同部位。獨(dú)木船移動(dòng)時(shí)，比如掃描船底時(shí)，這些繩索的位置就會(huì)發(fā)生改變，盡管很細(xì)微。這就會(huì)導(dǎo)致掃描里出現(xiàn)二次曝光，通過(guò)傳統(tǒng)方式處理的話很費(fèi)時(shí)。
獨(dú)木船尾部3D模型，可看到細(xì)繩和其他柔軟部件
首先想到的是用ZBrush來(lái)為這些元素建模。Meloni之前用過(guò)這款軟件，他承認(rèn)，“畢竟有很多類似特質(zhì)的材料和物體需要掃描，比如說(shuō)鞋帶、錢包上的肩帶等等……所以如果有更輕松更快捷的方式建模，制作高分辨率3D掃描，我肯定毫不猶豫。”
Pietro Meloni使用ZBrush潤(rùn)色獨(dú)木船的一些小部件
最后一個(gè)問(wèn)題是如何掃描獨(dú)木船里面的幾處小部位，這里空間狹小。由于不同部位間距很小，不可能從每個(gè)角度完成捕獲。比如，魚竿支架位于在船體中間的隱蔽位置。于是Meloni決定拆卸船體，分開掃描。
這么操作很成功。拆解船體只花了幾分鐘。然后他用Space Spider和Artec旋轉(zhuǎn)臺(tái)分別掃描了各個(gè)部位，所以即便掃描儀中斷了追蹤，旋轉(zhuǎn)臺(tái)還能回轉(zhuǎn)幾度，等追蹤恢復(fù)后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
Meloni掃描完成后，在Artec Studio中順利合并了各個(gè)部位和船體。“這個(gè)過(guò)程其實(shí)很簡(jiǎn)單。直接處理每份掃描然后和船體合并。最后的效果看起來(lái)就像一體成型的。任何一款A(yù)rtec 3D掃描儀都能做到這點(diǎn)，包括Micro和Ray，即便是新手也能在幾分鐘內(nèi)學(xué)會(huì)操作。”
對(duì)于部分柔軟的部位，比如把手，Meloni決定先做一些簡(jiǎn)單的3D打印支架，這樣就能精準(zhǔn)捕獲它們?cè)讵?dú)木船上原來(lái)的位置了。
3D打印掃描支架，與Artec旋轉(zhuǎn)臺(tái)一起使用
3D打印支架在Artec旋轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐獨(dú)木船的把手，方便Artec Space Spider掃描
Meloni解釋了他操作Artec Studio掃描處理的過(guò)程：
“我使用Artec Studio 15輕松對(duì)齊了掃描。然后進(jìn)行了全局配準(zhǔn)、實(shí)體尖銳融合、快速網(wǎng)格簡(jiǎn)化、紋理處理。這就是我處理每個(gè)項(xiàng)目元素時(shí)所用的流程，從船體開始，到每個(gè)獨(dú)立部位。”
他繼續(xù)道，“Artec Studio 15的分組功能簡(jiǎn)化了操作流程。捕獲獨(dú)木船時(shí)，我的Leo掃描數(shù)據(jù)被自動(dòng)分配到一個(gè)文件夾，之后我用Space Spider掃描小部位后，那些掃描又被分配到另一個(gè)獨(dú)立文件夾。所以使用多臺(tái)掃描儀時(shí)，這種自動(dòng)分類功能真的很有幫助。”
Artec Studio 15中的獨(dú)木船模型截屏，近60個(gè)部位被自動(dòng)分組
“補(bǔ)充一點(diǎn)，在掃描和處理小部位時(shí)，我采用了和獨(dú)木船體一樣的步驟，但處理Space Spider掃描時(shí)（使用了Artec旋轉(zhuǎn)臺(tái)），我在掃描期間使用了自動(dòng)基底移除功能，并在處理過(guò)程中使用了異常值移除。”
Artec Studio 15截屏顯示獨(dú)木船體和所有部位全局配準(zhǔn)
所有合并完成后，就需要處理繩索了。ZBrush建模很好，幾分鐘搞定，Meloni直接在獨(dú)木船模型上融入了這些柔軟的、不易捕捉的元素。
Artec Studio 15截屏顯示掃描密度，方便為每個(gè)對(duì)象選擇合適的密度，有效降低了整個(gè)模型的大小
“因?yàn)檫@些元素更多起到的是裝飾功能，非常適合快速3D建模，但如果要捕獲精確尺寸，如用于逆向工程或質(zhì)量控制，那我們就得用Space Spider為繩索和其他部位捕獲更精確的測(cè)量值，”Meloni表示。
獨(dú)木船的成品3D模型具備所有元素，可直接應(yīng)用
使用多臺(tái)3D掃描儀和其他工具是一種新方式，能取得更好的效果，Meloni認(rèn)可了這一做法。這一方式大幅減少了處理時(shí)間，成品3D模型的完成時(shí)間甚至比預(yù)期的早了幾天。他建議用戶也能勇于創(chuàng)新。
“是的，使用多臺(tái)掃描儀或多個(gè)軟件，開始確實(shí)會(huì)讓工藝更耗時(shí)、更復(fù)雜。但如果你希望沉著應(yīng)對(duì)細(xì)節(jié)豐富、層次多樣的大型物體掃描，那就得做好準(zhǔn)備，你早晚會(huì)遇到這么個(gè)項(xiàng)目。”
Meloni繼續(xù)道，“項(xiàng)目接近尾聲時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己超前幾小時(shí)甚至幾天完成，你就明白自己做了正確的選擇。這其實(shí)很好理解，所以我們要不斷測(cè)試，設(shè)計(jì)適合自己的高效工藝流。”
“如果我每天自己開車去上班，有天突然嚴(yán)重堵車，所有車都寸步難行怎么辦？所以最好知道怎么騎車或者搭乘公共交通。”
Meloni現(xiàn)在又設(shè)立了一個(gè)更高的目標(biāo)，最近開始用Artec Ray和Artec Leo捕獲高分辨率的古羅馬城堡。最終的3D模型包含了所有準(zhǔn)確的細(xì)節(jié)，精確到亞毫米，用他的話說(shuō)，“適用于文化保護(hù)，也就是說(shuō)，可以3D打印成小模型，用于收藏或博物館，模型還可以用于逼真的VR環(huán)境，甚至可以用于高度沉浸式AR模擬。”
Pietro Meloni準(zhǔn)備用Artec Ray捕獲古羅馬城堡的內(nèi)庭
他繼續(xù)暢想未來(lái)，“城堡訪客可以體驗(yàn)3D全息、視頻，甚至還能見到城堡幾百年前的人物動(dòng)畫，并與他們互動(dòng)。這類科技應(yīng)用為各個(gè)年齡層的訪客喚醒了歷史。把歷史故事以如此難忘的方式呈現(xiàn)出來(lái)，還能有什么更好的方式來(lái)保護(hù)歷史呢？
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