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ManualeSoftwareOptical RevEng

Versione 2.4

> Open Technologies srlBrescia 2016

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Manuale software Optical RevEng

Indice

L'applicazione Optical RevEng...............................................................................31 Panoramica d'utilizzo di Optical RevEng...............................................................4

1.1 Interfaccia dell'applicazione..........................................................................41.1.1 Pannello di gestione del progetto...........................................................51.1.2 Pannello della Vista 3D..........................................................................71.1.3 Barra degli strumenti............................................................................8

1.2 Acquisizione ed allineamento........................................................................91.2.1 Modalità di acquisizione tradizionale.......................................................91.2.2 Modalità di acquisizione con tavola rotante...........................................14

1.3 Preparazione alla generazione del modello..................................................151.3.1 Verifica allineamento...........................................................................151.3.2 Pulizia delle scansioni..........................................................................161.3.3 Ottimizzazione dell'allineamento...........................................................16

1.4 Acquisizione tramite scanner Insight3.........................................................161.4.1 Modalità acquisizione..........................................................................191.4.2 Finalizzazione della scansione..............................................................20

1.5 Generazione del modello............................................................................221.5.1 Generazione di mesh...........................................................................221.5.2 Generazione di nuvole di punti.............................................................22

1.6 Editing del modello....................................................................................231.6.1 Modellazione della mesh......................................................................231.6.2 Procedura di azzeramento...................................................................26

1.7 Calibrazione..............................................................................................262 Funzionalità di Optical RevEng...........................................................................32

2.1 Strumenti di gestione dei progetti...............................................................322.2 Strumenti di acquisizione............................................................................33

2.2.1 Strumenti di gestione della tavola rotante.............................................352.3 Strumenti di allineamento..........................................................................36

2.3.1 Allineamento diretto [Pro]...................................................................372.3.2 Allineamento con marker [Pro]............................................................412.3.3 Allineamento con punti fiduciari [Pro]...................................................422.3.4 Allineamento con puntini [Pro].............................................................442.3.5 Allineamento manuale.........................................................................452.3.6 Allineamento con assi calibrati.............................................................482.3.7 Allineamento globale...........................................................................492.3.8 Allineamento con Datum.....................................................................52

2.4 Strumenti di selezione................................................................................532.5 Strumenti di resa.......................................................................................542.6 Strumenti generali.....................................................................................552.7 Strumenti specifici per le immagini di profondità..........................................582.8 Strumenti specifici per le nuvole di punti.....................................................582.9 Strumenti specifici per le mesh di triangoli..................................................59

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Glossario.............................................................................................................69

L'applicazione Optical RevEngLo strumento principale a corredo degli scanner Open Technologies è l'applicazioneOptical RevEng, la quale permette di eseguire tutte le fasi di digitalizzazione di ogget-ti fisici, dall'acquisizione delle immagini di profondità dell'oggetto di interesse finoall'ottenimento e successivo editing del suo modello 3D.L'applicazione Optical RevEng offre le seguenti funzionalità:

Scansione ottica 3D: procedura che consente di generare una immagine di profon-dità della porzione di oggetto inquadrata dallo scanner;

Allineamento: insieme di funzionalità che consentono di integrare le scansioni dellediverse porzioni di oggetto acquisite secondo angoli di osservazione differenti inmodo che contribuiscano a costituire un'unica superficie dell'oggetto;

Generazione di dati derivati: procedure che consentono di trasformare le imma-gini di profondità in nuvole di punti e mesh di triangoli;

Editing dei dati: insieme di strumenti dedicati alla manipolazione dei dati ottenuti,quali la rimozione di punti indesiderati presenti nelle immagini di profondità e l'elabo-razione delle mesh di triangoli.

Calibrazione: funzionalità che permette di ottenere i parametri di lavoro dello scan-ner.

L'applicazione è disponibile in 2 versioni: Standard (Std) e Professional (Pro). Taliversioni mettono a disposizione dell'utente un set di funzionalità differenti, la cui lapresenza verrà contrassegnata in questo manuale attraverso le seguenti indicazioni:

Indicazione (nessuna) [Std] [Pro]

Strumentopresente

per leversioni

StandardProfessional

Standard-

-Professional

Il manuale è strutturato come segue: un primo capitolo destinato a dare una panora-mica generale dell'utilizzo dell'applicazione (Cap. 1), nel secondo capitolo vengono in-vece descritte nel dettaglio le funzionalità offerte (Cap. 2). Segue un glossario deitermini usati.

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1 Panoramica d'utilizzo di Optical RevEngIn questo capitolo viene data una panoramica dell'utilizzo dell'applicazione OpticalRevEng al fine di digitalizzare un oggetto fisico; per la trattazione approfondita dellevarie funzionalità offerte si rimanda al Cap. 2. Una volta descritta brevemente l'inter-faccia (Cap. 1.1), viene presentato il tipico percorso che è necessario affrontare pereffettuare la digitalizzazione di un oggetto, suddiviso in cinque passi principali:

Acquisizione ed allineamento (Cap. 1.2): spiega le modalità di acquisizione tradi-zionale e quella automatizzata tramite tavola rotante, nonché come attivare gli stru-menti di allineamento di modo da poterli sfruttare contestualmente alla procedura diacquisizione;

Preparazione alla generazione del modello (Cap. 1.3): illustra le operazioni ne-cessarie prima della creazione del modello 3D, tra cui il perfezionamento dell'allinea-mento per singole scansioni, l'uso degli strumenti di pulitura delle immagini di pro-fondità, e la fase di ottimizzazione dell'allineamento tra le scansioni;

Generazione del modello (Cap. 1.5): descrive le operazioni legate alla generazionedei dati derivati dalle immagini di profondità, quali le mesh di triangoli e le nuvole dipunti;

Editing del modello (Cap. 1.6): tratta le operazioni di editing applicabili al modellogenerato, nonché la procedura di azzeramento della sua posizione rispetto al sistemadi riferimento globale.

Calibrazione (Cap. 1.7): permette di ottenere i parametri di lavoro dello scannerper l'area di scansione scelta.

1.1 Interfaccia dell'applicazione

All'avvio dell'applicazione verrà mostrata la finestra di benvenuto. Questa finestraconsente di creare un nuovo progetto, aprire un progetto esistente o l'ultimo pro-getto utilizzato. Una volta effettuata la scelta desiderata sarà possibile interagirecon l'interfaccia principale di Optical RevEng.

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Fig. 1: Finestra di benvenuto


L'interfaccia dell'applicazione Optical RevEng è suddivisa in tre componenti, mo-strati in Fig. 2: il pannello di gestione del progetto (in basso a sinistra), il pannellodella Vista 3D (in basso a destra), e la barra degli strumenti (in alto).

Tutte le operazioni necessarie alla digitalizzazione di un oggetto fisico avvengonosempre all'interno di un “Progetto”, che rappresenta il contenitore all'interno nelquale i dati sono organizzati. Il pannello di gestione del progetto organizza e gestisce tutti i dati raccolti in taleprogetto nel corso delle varie fasi del processo di digitalizzazione (Cap. 1.1.1). Ilpannello della Vista 3D visualizza i dati contenuti nel progetto; la maggior partedelle operazioni di interazione con il dato avviene attraverso di esso (Cap. 1.1.2).Infine, la barra degli strumenti raccoglie tutte le funzionalità offerte dall'applicazio-ne per l'elaborazione dei dati (Cap. 1.1.3).

1.1.1 Pannello di gestione del progetto

Il pannello di gestione del progetto consente diorganizzare e gestire tutti di dati associati ad unprogetto. All'avvio dell'applicazione, il progettosi presenta inizialmente vuoto, e viene progres-sivamente popolato attraverso l'acquisizione ela generazione di nuovi dati. Nel momento incui si vuole andare a digitalizzare un oggetto, èbuona norma salvare immediatamente il pro-getto attraverso il pulsante “Salva progettocome” , e ricordarsi di effettuare frequentisalvataggi tramite il pulsante “Salva progetto”

durante le varie fasi della digitalizzazione.

Ogni nuovo elemento creato all'interno del pro-getto è rappresentato da un nome e da unaicona specifica al tipo di dato, nonché da un co-lore. Le entità principali di un progetto possono

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Fig. 2: Interfaccia principale di Optical RevEng

Fig. 3: Pannello gestioneprogetto


essere le seguenti:

Immagine di profondità: è il tipo di dato ottenuto al termine di unaprocedura di scansione, rappresentante la porzione di superficie inquadratadallo scanner al momento dell'acquisizione;

Nuvola di punti: collezione di coordinate 3D ottenibili integrando i daticontenuti in una o più immagini di profondità;

Mesh di triangoli: modello 3D che rappresenta la superficie di un og-getto attraverso un insieme di triangoli;

Superficie di modellazione: rappresentazione della superficie di unoggetto attraverso una superficie astratta che permette di ottenere rapida-mente una mesh con vari gradi di pulizia.

Tali entità principali possono essere raggruppate all'interno di gruppi checonsentono di raccogliere più elementi dello stesso tipo, di modo da ottenereuna migliore organizzazione dei dati e facilitarne la visualizzazione ed altreoperazioni avanzate, quali ad esempio l'allineamento.

Tali gruppi sono elencati di seguito:

Gruppo di immagini di profondità;

Gruppo di nuvole di punti;

Gruppo di mesh di triangoli;

Gruppo di superfici di modellazione.

Optical RevEng è inoltre in grado di gestire una serie di datum, quali:

Assi;

Polilinee;

Piani.

Cliccando con il pulsante destro del mouse sui diversi elementi del progettoviene visualizzato un menù contestuale corrispondente al tipo di oggetto se-lezionato. E' inoltre possibile modificare il colore associato a ciascuna entitàprincipale, assegnato in automatico dall'applicazione, al fine di migliorare ilcontrasto visivo tra di essi.

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1.1.2 Pannello della Vista 3D

Il pannello Vista 3D rappresentato in Fig. 4 consente di visualizzare gli ele-menti del progetto correntemente selezionati nel pannello di gestione delprogetto. Ciascuno degli elementi selezionati è posizionato in un sistema diriferimento globale, il cui orientamento è visualizzato dagli assi nell'angolo inbasso a sinistra.

Per modificare il punto di vista della scena correntemente visualizzata (rota-zione attorno all'oggetto, scalatura, traslazione e così via) è possibile utilizza-re le combinazioni di mouse e tastiera presentate di seguito:

: rotazione libera;

+ oppure + : traslazione libera;

+ : rotazione vincolata sull'asse Y;

+ : rotazione vincolata sull'asse X;

+ : rotazione vincolata sull'asse Z;

Rotazione : scala l'area di dato correntemente inquadrata;

: accede al menu contestuale al tipo di dato selezionato;

+ : varia la posizione della sorgente di luce nella scena;

: se è attivo uno strumento di selezione, consente di selezionare par-te del dato, può anche essere utilizzato in relazione ad alcune voci dellabarra degli strumenti;

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Fig. 4: Pannello vista 3D


+ : se è attivo uno strumento di selezione, permette di dese-lezionare parti di dato precedentemente selezionate.

Alcune delle interazioni sopra descritte sono attivabili anche attraverso alcunevoci nella barra degli strumenti (descritte al Cap. 2.6). L'applicazione assegna in automatico un centro di rotazione posto nel bari-centro dell'oggetto selezionato. Se si attiva il pulsante “Rotazione centrata

sulla posizione della vista” , il centro di rotazione viene posto nel baricen-tro del dato correntemente visualizzato.Nell'angolo in alto a sinistra è presente un riquadro che fornisce alcune infor-mazioni riguardanti la visualizzazione corrente, tra cui il numero di dati visua-lizzati, quello dei punti che li costituiscono, il numero di punti selezionati, e ladimensione del poligono di contenimento del dato stesso. Nel caso in cui taleriquadro risulti di difficile lettura a causa di una sua sovrapposizione rispettoai dati correntemente visualizzati, premendo due volte sopra di esso col mou-se è possibile invertirne il colore, migliorando la visualizzazione.

1.1.3 Barra degli strumenti

La barra degli strumenti mostrata in Fig. 5 raccoglie tutti gli strumenti fornitidall'applicazione Optical RevEng, suddivisi per colore in base alla loro funzio-ne.

Tali strumenti possono essere raggruppati nel seguente elenco: Gestione dei progetti (arancio): identifica i comandi che consentono di

aprire, chiudere, salvare e caricare progetti, e consente inoltre di importareed esportare singoli elementi del progetto (Cap. 2.1);

Acquisizione (bordeaux): indica i comandi che consentono di inizializzarela procedura di acquisizione (Cap. 2.2);

Allineamento (azzurro): raccoglie gli strumenti che consentono di effet-tuare l'allineamento fra dati (Cap. 2.3);

Selezione (turchese): identifica gli strumenti per la selezione di parti didato (Cap. 2.4);

Resa (rosa): indica i comandi per variare le opzioni di resa dei dati nel pan-nello della Vista 3D (Cap. 2.5);

Generali (viola): raccoglie una serie di strumenti di utilità generale, tra cuiquelli di visualizzazione, scalatura del dato, e di misura delle distanze trapunti (Cap. 2.6).

Oltre a questi strumenti, a ciascun tipo di entità principale è associato un setdi strumenti specifici, suddivisi come segue:

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Fig. 5: Barra degli strumenti


Strumenti specifici delle immagini di profondità (blu): include funzio-nalità di pulizia dei dati e di conversione in nuvola di punti e mesh (Cap.2.7);

Strumenti specifici delle nuvole di punti (rosso): raccoglie gli strumen-ti per la pulizia delle nuvole di punti e la loro conversione in mesh (Cap.2.8);

Strumenti specifici delle mesh di triangoli (verde chiaro): identifica glistrumenti relativi all'editing della mesh e la sua conversione in immagine2D, immagine di profondità, oppure in nuvola di punti (Cap. 2.9).

Nel caso in cui uno strumento non sia applicabile ai dati correntemente sele-zionati, la relativa icona apparirà in grigio.

1.2 Acquisizione ed allineamento

La prima fase della procedura che, a partire da un oggetto fisico, porta alla crea-zione del relativo modello 3D è rappresentata dall'acquisizione di un gruppo di im-magini di profondità. In maniera simile a quanto avviene per un set fotografico,ciascuna delle scansioni deve essere acquisita variando la posizione dell'oggetto (odello scanner), in modo da coprire l'intera superficie di interesse, compensandoeventuali fenomeni di sottosquadro. Tale procedura può essere avviata attraverso

il pulsante “Apri testa” . Al fine di generare il modello 3D dell'oggetto è inoltre necessario che ciascuna del-le immagini di profondità acquisite venga allineata rispetto alle altre. A questo fine,Optical RevEng mette a disposizione un set completo di strumenti di allineamentoper facilitare, velocizzare ed automatizzare il più possibile la ricostruzione dei datiscansionati. Tali strumenti possono essere attivati direttamente in fase di acquisi-zione, di modo da applicare in automatico la politica di allineamento scelta ad ogninuova scansione acquisita, integrandola nel sistema di riferimento globale.L'applicazione Optical RevEng contempla due diverse modalità di acquisizione: lamodalità tradizionale (Cap. 1.2.1) prevede che l'utente vari manualmente la posi-zione relativa tra scanner ed oggetto, mentre la seconda modalità (Cap. 1.2.2) au-tomatizza la procedura di acquisizione attraverso l'utilizzo di una tavola rotanteOpen Technologies.

1.2.1 Modalità di acquisizione tradizionale

All'avvio della procedura di acquisizione tramite il pulsante “Apri testa” ,verrà presentata l'interfaccia mostrata in Fig. 6.

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Il pannello di scansione (Fig. 7) apparso in basso a sinistra presenta nellaparte alta le icone:

/ Attiva/disattiva diretta: consente di attivare e disattivare la vi-sualizzazione del dato attualmente inquadrato dalle due telecamere, per con-sentire di posizionare lo scanner alla giusta distanza dall'oggetto. Se nel pa-nello di scansione è attivata la spunta “Mostra pixel fori range”, nella direttasaranno evidenziati con ilcolore rosso i pixel saturie in colore blu i pixel scu-ri;

Scansione 3D: avvial'acquisizione della porzio-ne di dato correntementeinquadrato dalle teleca-mere;Nella parte bassa del pannello è possibile impostare il nome che assumeran-no i dati acquisiti, ed il valore iniziale della loro numerazione progressiva.Dal pannello di scansione è anche possibile regolare il tempo di esposizionedelle telecamere tramite l’apposito cursore.

Nel caso in cui la numerazione progressiva venga decrementata, le nuo-ve acquisizioni andranno a rimpiazzare quelle già esistenti.

Il pannello delle impostazioni di acquisizione mostrato in Fig. 8 consente divariare i parametri relativi all'acquisizione, descritti al Cap. 2.2.

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Fig. 6: Interfaccia di acquisizione

Fig. 7: Pannello di scansione

Fig. 8: Pannello delle impostazioni di acquisizione


Prima di avviare la scansione 3D è necessario effettuare una sequenza dioperazioni, raffigurate in Fig. 9, che verranno ora descritte:

Attivazione diretta: premendo il pulsante “Attiva diretta” compariran-no due finestre nel pannello della Vista 3D. Tali finestre mostrano la superfi-cie correntemente inquadrata dalle due telecamere, oltre che un mirino,come mostrato in Fig. 9;

Aggiustamento colore automatico: per scanner che consentono l’acquisi-zione a colori, questo bottone consente di adattare automaticamente iparametri della telecamera di modo da migliorare il bilanciamento tra i colori.E' necessario che l'utente piazzi un foglio bianco che copre l'area inquadratadallo scanner, di modo che l'applicazione possa automaticamente adattare iparametri della camera. Per scanner che presentano telecamere a colori, ilbottone va disattivato prima di rimuovere il foglio;

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a)

b)

c)

Fig. 9: Passi preparatori alla procedura di acquisizione


Scelta della politica di allineamento [Pro]: la versione Professionaldell'applicazione Optical RevEng espande ulteriormente le potenzialitàdell'applicazione, integrando delle funzionalità di allineamento avanzate chepossono essere sfruttate direttamente in fase di acquisizione. In questomodo si ha la possibilità di individuare facilmente le aree di superficie nonancora acquisite, facilitando il processo di acquisizione.

E' possibile definire la politica di acquisizione attraverso il menu a tendinapresente nel pannello delle impostazioni di acquisizione di Fig. 8,scegliendo tra:

• “Nessun allineamento” ;

• “Allineamento diretto” ;

• “Allineamento con marker” ;

• “Allineamento con punti fiduciari” ;

• “Allineamento con puntini” .

Tali strumenti sono descritti al Cap. 2.3;

Regolazione distanza: per ottenere una acquisizione ottimale è necessarioposizionare lo scanner alla giusta distanza dall'oggetto. Un modo sempliceper verificare tale condizione è assicurarsi che la linea verticale proiettata dal-lo scanner passi per il centro del mirino: se la linea si trova più vicina al latosinistro (blu) del mirino (come in Fig. 9.a), la distanza tra oggetto e scannerdeve essere ridotta, se invece si trova verso il lato destro (verde), essa vaaumentata. Quando la linea passa per il centro (come in Fig. 9.b), si è rag-giunta la giusta distanza di lavoro;

Messa a fuoco del proiettore: è infine necessario assicurarsi della correttamessa a fuoco del proiettore osservando da vicino la linea verticale proietta-ta: se essa appare poco definita (come mostrato in Fig. 9.b), è necessario re-golare il fuoco del proiettore fino ad ottenere un buon grado di definizione,come in Fig. 9.c. In genere è sufficiente effettuare questa verifica all'iniziodella procedura di scansione.

Per scanner che possiedono più di un campo di acquisizione, lavariazione del campo implica la necessità di verificare gli ultimi duepunti sopra descritti prima di effettuare altre scansioni 3D.

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Una volta eseguite le operazioni sopra descritte, è possibile effettuare lescansioni della superficie di interesse premendo il pulsante “Scansione 3D”

. Durante tale operazione la diretta viene automaticamente disattivata, alsuo termine il dato acquisito verrà visualizzato come in Fig. 10.

1.2.2 Modalità di acquisizione con tavola rotante

Questa modalità alternativa consente di automatizzare l'acquisizionedell'oggetto attraverso l'utilizzo di una tavola rotante. Se il file di configurazio-ne per la tavola rotante è stato caricato correttamente nell'applicazione,

all'avvio della procedura di acquisizione (pulsante “Apri testa” ) apparirà ilpannello di scansione mostrato in Fig. 11. Spuntando la voce “Usa tavola ro-tante”, le acquisizioni verranno eseguite in modalità automatica: in questamodalità la tavola ruoterà autonomamente dall'angolo impostato come ango-lo di partenza fino a quello di arrivo, interrompendosi ad intervalli regolari pereffettuare una acquisizione. Il numero di scansioni effettuate durante una ro-tazione completa può essere indicato attraverso la voce “Passi” presente nel

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Fig. 10: Risultato di una procedura di acquisizione.

Fig. 11: Pannello di scansione con tavola rotantedisponibile


pannello. Spuntando la voce “Raggruppa” tutte le immagini di profondità ge-nerate nell'acquisizione automatica verranno inserite in un gruppo a partenell'albero del progetto. Una volta effettuate tutte le operazioni presentate al Cap. 1.2.1, è necessarioeseguire un ulteriore passaggio di taratura della tavola rotante, descritto alCap. 2.2.1, prima di poterne fare uso. Le politiche di allineamento disponibilinel pannello delle impostazioni di acquisizione includeranno ora anche l'opzio-

ne “Allineamento con assi calibrati” , la quale sfrutta la calibrazione dellatavola rotante per allineare le scansioni.

La calibrazione della tavola rotante rimane valida solo se sia lo scannerche la tavola rotante non vengono spostate: in caso contrario sarà necessa-rio ripetere la procedura di calibrazione.

[PRO] Per le versioni Professional dell'applicazione, se la modalità di

allineamento scelta è quella tramite “Allineamento con assi calibrati” ,ed è spuntata la voce “Raggruppa”, se nel pannello delle opzioni è attiva laspunta “Estrai feature per scansioni raggruppate” le immagini di profonditàgenerate verranno inizializzate per l'uso dell'allineamento diretto e sarannoevidenziate in verde nell'albero del progetto; in questo modo sarà possibileallineare tramite allineamento diretto gruppi di viste ottenute durante le ac-quisizioni batch della tavola rotante, mantenendo validi al contempo gli alli-neamenti ottenuti tramite gli assi calibrati.

1.3 Preparazione alla generazione del modello

Prima di avviare la generazione del modello 3D è necessario controllare una seriedi condizioni: verificare anzitutto che tutte le scansioni acquisite siano state alli-neate correttamente; è poi necessario procedere alla pulizia delle scansioni, dimodo da rimuovere aree inquadrate che non si vuole vengano incluse nel modellofinale; ed applicare infine una ottimizzazione dell'allineamento attraverso un alli-neamento globale.

1.3.1 Verifica allineamento

In base alla politica di allineamento precedentemente scelta durante l'acquisi-zione, può essere necessario perfezionare il risultato attraverso l'applicazione

di un “Allineamento manuale” su tutte le scansioni non allineate, descrit-to al Cap. 2.3.5.

[PRO] per le versioni Professional del software al termine della proce-dura di acquisizione restano disponibili, oltre all'allineamento manuale, gli

strumenti di “Allineamento diretto” , “Allineamento con marker” ed

“Allineamento don punti fiduciari” .

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1.3.2 Pulizia delle scansioni

E' possibile che le immagini di profondità scansionate possano comprendereuna certa quantità di aree, o punti, che si discostano dalla superficiedell'oggetto realmente acquisito (generati ad esempio da non ottimali condi-zioni di illuminazione durante l'acquisizione, oppure poiché il materiale di cuiè composta la superficie da acquisire non risulta molto cooperante).Al fine di rimuovere questi elementi indesiderati, Optical RevEng mette a di-sposizione una serie di strumenti. E' possibile selezionare manualmente learee che si vuole eliminare attraverso gli strumenti di selezione (descritti alCap. 2.4), oppure utilizzare degli strumenti di pulizia automatici: per le imma-

gini di profondità, è possibile utilizzare lo strumento “Pulizia punti” de-scritto al Cap. 2.7.

1.3.3 Ottimizzazione dell'allineamento

Una volta che ciascuna delle scansioni è stata allineate rispetto alle altre, edopo aver eliminato tutte le aree del dato che non sono di interesse, è possi-bile ottimizzare la posizione di tutte le scansioni simultaneamente attraverso

l'applicazione dello strumento di “Allineamento globale” (descritto al Cap.2.3.7), il quale consente di ottenere un errore complessivo più basso.

[PRO] per le versioni Professional del software, selezionando dellescansioni allineate con l'ausilio di marker, lo strumento di “Allineamento

globale” consente ora di applicare le procedure “Ottimizzazione sulloscheletro” ed “Ottimizzazione vincolata” (descritte al Cap. 2.3.7), le qualiconsentono di ottimizzare l'allineamento sfruttando le informazioni legatealla posizione di ciascun marker rilevato.

1.4 Acquisizione tramite scanner Insight3

Oltre all'acquisizione del modello 3D da un insieme di scansioni, il software OpticalReveng permette l'acquisizione di oggetti tramite gli scanner 3D real-time OpenTechnologies. A differenza della tradizionale scansione tramite scanner a lucestrutturata, che è simile a ciò che avviene in un set fotografico, l'acquisizione dellascena inquadrata dallo scanner real-time è più simile a ciò che avviene duranteuna ripresa video in cui la scena è ricostruita in modo continuo. La modalità discansione real-time è attivabile attraverso il pulsante “Apri testa real-time” .

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All'avvio della procedura di acquisizione tramite il pulsante “Apri testa real-time” ,apparirà il pannello di scansione real-time (Fig. 12) che presenta le seguenti icone:

/ Attiva/disattiva diretta: con-sente di attivare e disattivare la visualizzazio-ne del dato attualmente inquadrato dalla tele-camera a colori dello scanner real-time, perconsentire un migliore percezione della scenaacquisita;

Attiva / disattiva scansione 3D: atti-va o disattiva la modalità di acquisizione deldato 3D;

Dal pannello è possibile impostare il parametro di “Risoluzione”, che determina ildettaglio minimo espresso in millimetri che è possibile acquisire durante la sessio-ne di scansione.

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Fig. 12: Pannello di scansione real-time.


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a)

b)

c)

Fig. 13: Acquisizione mediante scanner real-time.


1.4.1 Modalità acquisizione

Premendo il pulsante “Scansione 3D” si attiva la modalità di acquisizione.Nel pannello vista 3D compariranno tre nuove finestre (Fig. 13.a) in cui ver-ranno visualizzate: la ricostruzione 3D di ciò che è inquadrato dallo scanner,la diretta video e l’istogramma delle distanze dei punti rilevati. Per una migliore resa dei colori è consigliabile regolare il tempo di esposizio-ne della telecamera a colori, utilizzando l’apposito parametro nel pannello discansione, e di effettuare un bilanciamento dei colori prima di avviare lascansione. Per effettuare il bilanciamento dei colori è necessario porrenell’area inquadrata dallo scanner un oggetto bianco e quindi premere il pul-sante “Autobilanciamento del bianco”. Quando la resa visiva è consideratasufficientemente buona, il bilanciamento dei colori deve essere terminatopremendo lo stesso pulsante, in modo da salvare i parametri dei colori dellatelecamera.Per poter avviare la scansione è necessario che lo scanner sia in grado di ri-costruire una porzione significativa della scena inquadrata. Ciò è indicato dal-lo sfondo della finestra in cui compare la ricostruzione 3D. Uno sfondo di co-lore rosso indica la presenza di pochi dati ricostruiti, uno sfondo color cianoindica che la scena inquadrata può essere ricostruita con un numero suffi-ciente di punti e si può avviare la scansione premendo l’apposito pulsante fi-sico presente sullo scanner.Spostando lo scanner nella scena si vedranno i nuovi dati acquisiti integraticon i dati acquisiti precedentemente. La qualità del dato è rappresentata nel-la finestra di ricostruzione 3D secondo una scala cromatica che va dal blu(dati ricostruiti con minore confidenza) al giallo (dati ricostruiti con maggioreconfidenza). Per migliorare la qualità della scansione in una parte della sce-na, è necessario inquadrare tale area più volte in modo da integrare gli stessidati un numero maggiore di volte.Durante la scansione è necessario mantenere l’allineamento tra i dati rico-struiti precedentemente e l’acquisizione corrente. Lo sfondo verde della fine-stra di ricostruzione 3D indica che i dati sono allineati correttamente. In casodi perdita dell'allineamento, lo sfondo della finestra del dato acquisito si colo-rerà di rosso (Fig. 13.b) e il dato acquisito dalla vista corrente non verrà inte-grato nel risultato della scansione. Per recuperare l'allineamento è sufficientespostare lo scanner nell'ultima posizione valida (mostrata nell'immagine sini-stra di Fig. 13.b), il recupero dell'allineamento sarà notificato dallo sfondodella finestra che tornerà di colore verde (Fig. 13.c). Ripremendo il pulsante fisico dello scanner, la scena inquadrata non sarà piùutilizzata né per acquisizione né per tracciamento. Per terminare l’acquisizio-

ne bisogna quindi premere nuovamente il pulsante “Scansione 3D” . Que-

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sto renderà il dato acquisito disponibile come superficie di modellazione.

Durante la scansione è importante che la scena inquadrata non subiscacambiamenti, altrimenti sarà impossibile mantenere l'allineamento dei datiacquisiti. Per una corretta acquisizione è necessario quindi muovere lo scan-ner intorno all'oggetto e non tenere fisso lo scanner muovendo l'oggetto in-quadrato.

È inoltre disponibile una modalità detta di “tracciamento” attivabile tramitel'apposito pulsante posteriore dello scanner; questa modalità consente di so-spendere la scansione ed al contempo di mantenere le informazioni di alli-neamento dello scanner per poterlo spostare intorno all'oggetto. In questamodalità nella finestra che mostra il dato tridimensionale acquisito si vedrà laricostruzione aggiornarsi allo stesso modo in cui si aggiorna durante l'acquisi-zione, ma i dati acquisiti non saranno utilizzati per la ricostruzione del dato fi-nale.

1.4.2 Finalizzazione della scansione

Durante la fase di acquisizione, la pressione del pulsante “Scansione 3D” causerà la terminazione della procedura ed il dato acquisito verrà presentatonel pannello di gestione del progetto come superficie di modellazione.

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Cliccando il pulsante destro del mouse sul nome della superficie di modella-zione creata durante l'acquisizione sarà possibile cambiare il valore della voce“Pulizia” scelto prima dell'acquisizione e finalizzare la scansione trasformandola superficie di modellazione in mesh (voce “Finalizza superficie di modella-zione”).

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Fig. 14: Menu contestuale superficie di modellazione.


1.5 Generazione del modello

L'applicazione Optical RevEng aggiunge alle procedure per la gestione delle imma-gini di profondità le funzionalità di generazione e trattamento delle mesh di trian-goli e di nuvole di punti. Le mesh possono essere generate a partire dalle scansio-ni, importate da file ed esportate in alcuni formati standard di interscambio.

1.5.1 Generazione di mesh

La generazione di una mesh può essere effettuata a partire dai dati contenutiin una o più immagini di profondità, sia a partire dalle nuvole di punti.

Una volta selezionati i dati che si vuole trasfor-mare in mesh, premendo il relativo pulsante (

per nuvole di punti, o per immagini diprofondità) apparirà un pannello (Fig. 15) in cuisarà possibile impostare i parametri di genera-zione.

In base alla tipologia di oggetto d'interesse, èpossibile scegliere uno dei profili standard mo-strati in Fig. 15, che specificano automa-tica-mente dei parametri di generazione adatti allatipologia di oggetto, oppure è possibile accede-re ai parametri avanzati attraverso il pulsante

). Una volta impostato un insieme di para-metri specifici, è ora possibile salvarli in un pro-filo personalizzato assegnandovi un nomeusando il pulsante . E' inoltre possibile rimuo-vere i profili personalizzati attraverso il bottone

.

1.5.2 Generazione di nuvole di punti

Una nuvola di punti può essere generata a partire da una (o più) immagini diprofondità, oppure anche da dati di tipo mesh, attraverso il relativo pulsante.

Tramite il pulsante “Converti in immagine di profondità” è inoltrepossibile generare una immagine di profondità a partire da una mesh simu-lando un processo di scansione, nell'ipotesi che la posizione dello scanner siaquella da cui la mesh viene correntemente visualizzata.

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Fig. 15: Pannello digenerazione mesh


1.6 Editing del modello

Optical RevEng mette a disposizione un nutrito insieme di strumenti per l'editingdel modello 3D generato, tra cui molti strumenti di modellazione per le mesh, oltread una procedura di azzeramento della posizione del modello rispetto al sistema diriferimento globale.

1.6.1 Modellazione della mesh

Per finalizzare la modellazione della mesh raffigurante l'oggetto di interesse,l'applicazione fornisce il seguente insieme di strumenti, attivabili dalla barradegli strumenti (e descritti in dettaglio al Cap. 2.9):

Riparazione: consente di identificare e risolvere la maggior parte deiproblemi che possono occasionalmente crearsi in fase di generazione edediting della mesh;

Lisciatura: permette di lisciare il modello riducendo eventuali rugositàpresenti ed enfatizzandone i dettagli. Tramite i controlli messi a disposizioneè possibile configurare diversi gradi di lisciatura e controllare la massima di-stanza rispetto alla mesh di partenza;

Chiusura buchi: permette di completare il modello generando porzio-ni di superficie a partire dai bordi della mesh. Lo strumento prevede diversemodalità che consentono di chiudere buchi singoli, parziali o di costruireponti tra due bordi distinti;

Decimazione: riduce il numero di triangoli che vengono utilizzati perrappresentare la mesh, ottimizzandone il numero in relazione alla curvaturadella superficie;

Seleziona bordi: consente di selezionare e rimuovere zone di triangoliin prossimità dei bordi della mesh in modo da poter “ripulire” eventuali partidifettose del modello. Da usare assieme allo strumento di pulizia veloce;

Pulizia veloce: esegue una pulizia veloce del modello rimuovendo pic-cole componenti e triangoli disconnessi e correggendo eventuali irregolaritàpresenti lungo i bordi della mesh. Da utilizzare durante l'editing quando sirimuovono porzioni di mesh tramite lo strumento selezione;

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Elimina forma: liscia pesantemente la parte selezionata della mesheliminando i dettagli geometrici della superficie;

Propaga colore: rigenera il colore della parte selezionata della meshinterpolando i valori di colorazione delle zone adiacenti;

Approssima selezione con un piano: consente di calcolare un pianopassante attraverso l'area correntemente selezionata sulla mesh;

Interseca con piano: consente di intersecare la mesh con un piano,selezionando una delle due porzioni identificate;

Sezioni planari: crea delle sezioni planari della mesh selezionata sottoforma di polilinee;

Piano di simmetria: permette di ricavare un datum piano associatoad una mesh specificandone una posizione iniziale approssimata e successi-vamente raffinandola per ottenere la migliore simmetria possibile;

Concatena: unisce due mesh in un singolo dato;

Esporta con texture: consente di esportare la mesh affiancandol'informazione di colore come texture ad alta risoluzione, ottenuta dalle im-magini di profondità da cui è stata generata la mesh.

Definisci e modifica le curve: consente di tracciare interattivamenteuna o più curve sulla superficie di una mesh;

Genera offset: genera una mesh con un offset rispetto alla mesh cor-rente;

Genera guscio: genera una mesh chiusa definendo un guscio di unospessore impostabile dall'utente.

Alcune funzionalità aggiuntive di utilizzo più specifico sono messe a disposi-zione nel menu principale dell'applicazione sotto la sezione “Mesh” (atti-vata quando viene selezionata una mesh dall'abero del progetto):

Inverti normali: inverte l'orientemento della parte selezionata dellamesh ribaltandola. Serve a correggere eventuali parti del modello che risul-

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tano “capovolte” dopo l'acquisizione. Se nessuna parte della mesh è selezio-nata l'intero modello verrà rivoltato;

Rendi manifold: elimina problemi topologici e componenti costituiteda pochi triangoli; Comando obsoleto presente in versioni precedenti delsoftware, ora sostituito dal il comando “Pulizia veloce”;

Rimuovi picchi: consente di rimuovere picchi, costituiti da triangoliche presentano alcuni lati sproporzionatamente lunghi. Comando obsoletopresente in versioni precedenti del software, ora sostituito del più completostrumento di “Riparazione”;

Individua sottosquadri: seleziona tutti i triangoli della mesh la cuinormale forma un angolo rispetto ad uno dei tre assi del sistema di riferi-mento superiore ad una soglia definita dall'utente;

Identifica intersezioni: permette di identificare le autointersezionipresenti nella mesh. Può essere utile in fase di editing per identificare e ri-muovere parti intersecanti del modello;

Modifica bordi: consente di selezionare e regolarizzare i contorni (in-terni ed esterni) della mesh; Da utilizzare solo dopo aver effettuato unacompleta riparazione del modello;

Riduzione rumore: riduce il rumore presente nella mesh, ottenendocosì una superficie più liscia. Comando obsoleto presente in versioni prece-denti del software, ora sostituito dal il comando “Lisciatura”;

Affila: migliora gli spigoli presenti sulla mesh riducendo al contempo ilrumore presente su di essa; Comando obsoleto presente in versioni prece-denti del software, ora sostituito dal il comando “Lisciatura”;

Rimagliatura: permette di suddividere ulteriormente i triangoli dellamesh producendo triangoli più uniformi e regolari;

Rilassa magliatura: esegue un rilassamento della magliatura nellaparte selezionata del modello in modo da migliorare la forma dei triangoli;

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Genera nuvola di punti: genera una nuvola di punti a partire dai ver-tici della mesh;

Converti in immagine di profondità: converte la mesh in una im-magine di profondità acquisita rispetto al punto di vista corrente;

Converti in immagine: converte la mesh corrente in una immagineche codifica in valori di grigio le quote del dato rispetto all'asse Z;

1.6.2 Procedura di azzeramento

L'azzeramento della posizione del modello 3D rispetto al sistema di riferimen-to globale, può essere ottenuto attraverso lo strumento di “Allineamento con

Datum” descritto al Cap. 2.3.8.

1.7 Calibrazione

Qualora si rendesse necessario tarare nuovamente lo scanner, Optical RevEng di-spone di due procedure per ridefinire i parametri di funzionamento dello strumentodi acquisizione. La prima procedura, chiamata “Ricalibrazione”, è in grado di ride-terminare i parametri che descrivono orientamento e posizione delle telecamere; èuna procedura veloce che ben si presta ad essere impiegata con frequenza peravere lo scanner in condizioni ottimali di utilizzo. La seconda procedura, chiamata“Calibrazione completa”, consente di rideterminare in modo completo i parametridi funzionamento dello scanner; tale procedura solitamente non è necessaria mapuò essere utilizzata per aggiornare completamente lo stato di funzionamento del-lo scanner. Entrambe queste modalità richiedono l'uso di un master di calibrazione OpenTechnologies, costituito da un piano su cui sono presenti dei cerchi. Un file che de-scrive le posizioni dei cerchi viene fornito assieme al master; tale file è associatounivocamente al master e non può essere utilizzato con master diversi da quellofornito.

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Il menù Strumenti->Calibrazione testa attival’interfaccia di calibrazione. Il programmamostra la finestra di dialogo “Impostazioniottiche” (come mostrato in Fig. 16), dovel’utente deve:

• specificare approssimativamentel’area di scansione dello scanner at-traverso un menù a tendina;

• caricare il file che descrive il masterdi calibrazione da utilizzare attraversoil bottone “Carica modello”;

• specificare la temperatura ambientalecorrente, che consente di compensa-re la differenza rispetto alla tempera-tura registrata nel momento in cui ilmaster di calibrazione è stato tastato.

Una volta confermate queste scelte, Optical RevEng entra in modalità Calibrazione(mostrata in Fig. 17). Lo scopo della fase di calibrazione è acquisire una sequenzadi immagini da elaborare per calcolare i dati di ingresso alla procedura che deter-mina i parametri di funzionamento dello scanner.

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Fig. 16: Parametri per la calibrazionedella testa ottica

Fig. 17: Modalità calibrazione


Il pannello di calibrazione (mostrato in Fig. 18) compare al centro in bassonell’interfaccia, esso offre le seguenti funzioni:

• Ricalibrazione/Calibrazione completa: permette di effettuare una rica-librazione o una calibrazione completa; la ricalibrazione determina i soli pa-rametri di orientamento delle telecamere e necessita di 3 immagini; la cali-brazione completa determina tutti i parametri di funzionamento dello scan-ner e necessita di 9 immagini;

• Tipo: consente di selezionare il tipo di calibrazione da impiegare; le sceltepossibili sono “Opt” e “BA”. “Opt” dovrebbe essere utilizzata per calibrarecampi di acquisizione inferiori a 150 mm, e nel caso si utilizzi i master picco-li (quelli che presentano un intervallo di 5 mm tra i marker), mentre “BA”dovrebbe essere impiegata in tutti gli altri casi;

• / Attiva/disattiva diretta: consente di attivare e disattivare unamodalità di acquisizione continua per le telecamere utilizzata per ottimizzarel’inquadratura del master di calibrazione;

• Inizializza calibrazione: lancia una procedura che effettua una sin-gola acquisizione del master di calibrazione al fine di consentire il calcolo dialcuni parametri relativi all’intensità luminosa ed al campo inquadrato;

• Acquisisci ed elabora coppia di immagini: acquisisce ed elaborauna coppia di immagini del master di calibrazione;

• Coppia successiva: scorre in avanti la coppia corrente di immagini daacquisire;

• Coppia precedente: scorre indietro la coppia corrente di immagini daacquisire;

• Elimina coppia corrente: elimina la coppia di immagini corrente;

• Calibra: avvia la procedura di calibrazione al termine del ciclo di acqui-sizione di immagini; la procedura elabora i dati acquisiti e determina i para-metri di funzionamento dello scanner. Al termine della calibrazione, la partedestra del pannello riporta le statistiche dell'errore residuo;

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Fig. 18: Pannello della calibrazione


• Conferma calibrazione: conferma la calibrazione effettuata, che vie-ne automaticamente salvata ed impiegata per tutte le procedure di scansio-ne seguenti;

• Esporta calibrazione: consente di salvare tutti i dati di calibrazione ele statistiche relative alla procedura di calibrazione corrente;

• Uscita fase di calibrazione: termina in ogni momento la modalità dicalibrazione e porta Optical RevEng nella modalità di acquisizione.

La procedura di ricalibrazione è una procedura più semplice di quella completa eprevede l'acquisizione di sole 3 immagini del master di calibrazione; la proceduradi calibrazione completa ne richiede 9 in posizioni distinte ed è compito dell'utenteorientare il master o, in modo complementare, lo scanner nella maniera corretta(come mostrato in Fig. 19).Segue una descrizione delle 9 immagini da acquisire per la calibrazione completa;per la ricalibrazione sono necessarie le sole prime 3 immagini:1. master ortogonale allo scanner: inizialmente il master è in posizione fron-

tale; si inizializza la procedura premendo sul pulsante Inizializza calibrazio-ne che determina i parametri di intensità luminosa e di campo inquadrato; siacquisisce la prima coppia di immagini cliccando sul pulsante Acquisisci cop-pia di immagini; per confermare e passare alla posizione successiva premeresu Coppia successiva;

2. master inclinato a sinistra: si inclina di circa 10~15 gradi il master a sini-stra rispetto alla posizione 1, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura alcentro del master, si acquisisce la seconda coppia di immagini; per confermaree passare alla posizione successiva premere su Coppia successiva;

3. master inclinato a destra: si inclina di circa 10~15 gradi il master a destrarispetto alla posizione 1, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura alcentro del master, si acquisisce la terza coppia di immagini; per confermare epassare alla posizione successiva premere su Coppia successiva;

4. master visto dall'alto: si posiziona il master come descritto per la posizione1 e si alza lo scanner affinché lo inquadri dall'alto con un angolo di circa10~15 gradi, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura al centro del ma-ster, si acquisisce la quarta coppia di immagini; per confermare e passare allaposizione successiva premere su Coppia successiva;

5. master visto dall'alto inclinato a sinistra: si posizione il master come de-scritto per la posizione 2, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura alcentro del master, si acquisisce la quinta coppia di immagini; per confermare epassare alla posizione successiva premere su Coppia successiva;

6. master visto dall'alto inclinato a destra: si posizione il master come de-scritto per la posizione 3, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura alcentro del master, si acquisisce la sesta coppia di immagini; per confermare epassare alla posizione successiva premere su Coppia successiva;

7. master visto dal basso: si posizione il master come descritto per la posizio-ne 1 e si abbassa lo scanner perché lo inquadri dal basso con un angolo di cir-

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ca 10~15 gradi, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura al centro delmaster, si acquisisce la settima coppia di immagini; per confermare e passarealla posizione successiva premere su Coppia successiva;

8. master visto dal basso inclinato a sinistra: si posizione il master comedescritto per la posizione 2, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura alcentro del master, si acquisisce l'ottava coppia di immagini; per confermare epassare alla posizione successiva premere su Coppia successiva;

9. master visto dal basso inclinato a destra: si posizione il master come de-scritto per la posizione 3, facendo attenzione a mantenere l'inquadratura alcentro del master, si acquisisce la nona coppia di immagini;

I pulsanti coppia successiva e coppia precedente consentono di navigare at-traverso i passaggi sopra descritti per esaminare i risultati dell'elaborazione o perripetere l’acquisizione di una specifica coppia di immagini.Una volta che tutte le immagini necessarie sono state acquisite è possibile lanciare

il calcolo della calibrazione premendo su Calibra e confermarla attraverso

Conferma calibrazione. Il bottone Esporta calibrazione consente di sal-vare tutti i dati di calibrazione e le statistiche relative alla procedura corrente. Nelcaso l’utente voglia uscire dalla procedura senza salvare, è necessario premere il

bottone Uscita fase di calibrazione.

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1. master ortogonale allo scanner. 2. master inclinato a sinistra. 3. master inclinato a destra.

4. master visto dall'alto. 5. master visto dall'alto inclinato asinistra.

6. master visto dall'alto inclinato adestra.

7. master visto dal basso. 8. master visto dal basso inclinato asinistra.

9. master visto dal basso inclinato adestra.

Fig. 19: Posizioni della calibrazione.

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2 Funzionalità di Optical RevEng

Questo capitolo offre una dettagliata spiegazione di ogni funzionalità offertadall'applicazione. Gli strumenti forniti dall'applicazione sono presentati nella barra de-gli strumenti mostrata in Fig. 20, suddivisi per colore in base alla loro funzione:

Tali strumenti possono essere raggruppati nel seguente elenco: Gestione dei progetti (arancio); Acquisizione (bordeaux); Allineamento (azzurro); Selezione (turchese); Resa (rosa); Generali (viola). Strumenti specifici delle immagini di profondità (blu); Strumenti specifici delle nuvole di punti (rosso); Strumenti specifici delle mesh di triangoli (verde chiaro).

Di seguito verranno elencate tali funzionalità, suddivise rispetto alla classificazionesopra indicata.

2.1 Strumenti di gestione dei progetti

Questa categoria di strumenti consente di salvare e caricare interi progetti, nonchédi esportare ed importare singoli set di dati, per un loro utilizzo in un progetto di-verso da quello in cui sono stati generati.

Nuovo progetto: consente di creare un nuovo progetto;

Apri progetto: permette di aprire un progetto esistente;

Salva progetto: salva il progetto corrente;

Salva con nome: salva il progetto corrente con un nuovo nome;

Chiudi progetto: chiude il progetto corrente;

Importa: carica dei dati preesistenti nel progetto corrente;

Esporta: salva i dati selezionati all'esterno del progetto corrente;

Esci: chiude l'applicazione Optical RevEng.

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Fig. 20: Barra degli strumenti


Per garantire la compatibilità dei progetti creati dalla versione 2.4 di Optical Re-vEng con la precedente versione 1.8, sotto la voce “File” della barra dei menu è di-sponibile l'opzione di esportazione del progetto corrente in versione 1.8. Viceversa,sarà sempre possibile aprire progetti creati con una qualunque versione preceden-te dell'applicazione tramite la versione 2.4.

2.2 Strumenti di acquisizione

Una volta avviata la procedura di acquisizione tramite il pulsante “Apri testa” ,il pannello delle impostazioni di acquisizione (Fig. 8) apparirà nella barra degli stru-menti. I parametri contenuti in tale pannello sono elencati di seguito:

Parametri avanzati di misura: qui è possibile impostare dei para-metri legati alle telecamere, e dei parametri legati all'allineamento con mar-ker. I parametri delle telecamere sono:_“Guadagno”: permette di regolare il gua-dagno delle telecamere;_“Clock”: un clock elevato porta ad unamaggiore velocità di acquisizione della tele-camera, ma un suo aumento eccessivo puòcausare la saturazione del bus USB, pregiu-dicando la scansione;_“Frame rate”: è il numero di immagini ac-quisite dalla telecamera al secondo;_“Esp”: regola il tempo di esposizione, cioèl'intervallo in millisecondi durante il quale ilsensore della telecamera integra la luce:maggiore è il tempo di esposizione, piùchiara sarà l'immagine ma più lenta risulteràla velocità di acquisizione della telecamera.Nel caso in cui le immagini mostrate dalletelecamere presentino fenomeni di sfarfal-lio, è utile regolare questo parametro al finedi eliminare tale problema.Il pulsante “Fissa esp corrente per estrazione marker” imposta il valore cor-rente di esposizione per l'acquisizione delle immagini dalle cui verrannoidentificati i marker, consentendo poi di variare l'esposizione per l'acquisi-zione delle scansioni. Premendo nuovamente tale pulsante si ripristina l'usodi un singolo valore di esposizione.Il pulsante “Reimposta predefiniti” consente di reimpostare i vari parametriai loro valori originali. I parametri di allineamento tramite marker (accessibili premendo il pulsante

) consentono invece di impostare manualmente i parametri di “Selettivi-tà” e di “Tolleranza epipolare”: ridurre il primo ed aumentare il secondo può

33

Fig. 21: Pannello deicontrolli di telecamera


facilitare l'individuazione di ulteriori marker, ma l'accuratezza della loro posi-zione sarà inferiore.

Aggiustamento colore automatico: per scanner che consentonol’acquisizione a colori, esso consente di adattare automaticamente i para-metri della telecamera di modo da migliorare il bilanciamento tra i colori. Ènecessario che l'utente piazzi un foglio bianco che copre l'area inquadratadallo scanner, di modo che l'applicazione possa automaticamente adattare iparametri della camera. Per scanner che presentano telecamere a colori, ilbottone va disattivato prima di rimuovere il foglio;

/ / / / / / Colore superficie: consente di adatta-re la soglia di eliminazione delle aree più scure dell'immagine che in generenon si vuole misurare: più chiara è la selezione, più estese saranno le areeeliminate. Le ultime due opzioni, “Alto contrasto” e “Contrasto molto alto”,permettono di acquisire in una singola scansione sia le aree più chiare chequelle più scure. Per fare ciò vengono effettuate due o tre scansioni in se-quenza, variando automaticamente il tempo di esposizione delle telecame-re;

Robustezza al rumore: consente di migliorare la robustezza della proce-dura di acquisizione rispetto al rumore, a prezzo di un rallentamento dellavelocità di acquisizione. Questo strumento è particolarmente indicato nelcaso in cui le superfici risultino lucide o traslucide;

/ / / / / Tipo di allineamento: imposta il tipo diallineamento da utilizzare per la campagna di scansione corrente (trattato alCap. 2.3), è possibile scegliere tra: “Nessun allineamento”, “Allineamentodiretto”, “Allineamento con marker”, “Allineamento con punti fiduciari”, “Al-lineamento con puntini”, oppure “Allineamento con assi calibrati”: al termi-ne di ciascuna scansione verrà applicato su di essa in automatico l'allinea-mento scelto;

Diretta affiancata: consente di mostrare il dato correntemente acquisitodalle telecamere in un angolo in alto a sinistra del pannello della Vista 3D,di modo da poterlo visualizzare contestualmente ai dati già acquisiti.

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2.2.1 Strumenti di gestione della tavola rotante

Strumenti tavola rotante:fornisce l'interfaccia completa per la ge-stione della tavola rotante Open Techno-logies. Il pannello di controllo della tavo-la rotante è diviso in tre aree distinte. Laprima, evidenziata dal titolo “Controllodiretto”, consente di comandare diretta-mente la tavola attraverso la ghiera cir-colare, oppure tramite l'inserimento di unangolo specifico rispetto alla posizioneiniziale della tavola. La seconda area,(che appare premendo il pulsante di “Ca-librazione”), contiene gli strumenti ne-cessari alla ricalibrazione della testa otti-ca (se si è in possesso di un master dicalibrazione) e della della tavola rotante.La terza sezione consente di impostarealcuni parametri avanzati di calibrazione.

Calibrazione: Questo pannello consen-te di effettuare la procedura “Ricalibra la testa otti-ca” , oppure di “Ricalibrazione degli assi” del-la tavola rotante. In particolare, al fine di effettuareun'acquisizione automatizzata con la tavola rotanteè necessario eseguire la procedura di ricalibrazionedegli assi, per permettere di far conoscere la posi-zione della tavola all'applicazione. Per la proceduradi ricalibrazione degli assi è possibile scegliere lamodalità di ricalibrazione, tra le seguenti possibilità:

• “Con l'oggetto di calibrazione”: necessita di posizionare sulla tavola un og-getto che presenta una superficie adatta all'applicazione dell'allineamentodiretto (Cap. 2.3.1);

• “Con marker posizionati su un oggetto”: necessita di posizionare sulla tavolaun oggetto su cui siano stati applicati dei marker, utilizzati dalla proceduradi allineamento con marker (Cap. 2.3.2);

• “Con punti posizionati su un oggetto”: necessita di posizionare sulla tavolaun oggetto su cui siano stati disegnati dei puntini, utilizzati dalla proceduradi allineamento con puntini (Cap. 2.3.4);

• “Piatto con marker su tavola rotante”: necessita di posizionare sulla tavolarotante o il piatto di calibrazione su cui siano presenti dei marker adatti allaprocedura di allineamento con marker (Cap. 2.3.2);

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Fig. 23: Pannello di taraturadella tavola rotante

Fig. 22: Pannello degli strumenti per ilrotatore


Il pannello di taratura inoltre permette di impostare il diametro dei marker circolarida rilevare nei casi in cui la procedura sia basata sull'allineamento dei marker.Ognuna delle procedure sopra indicate richiede che lo scanner inquadri l'oggetto(o il piatto di calibrazione), che può essere posto direttamente sul piano di rotazio-ne della tavola oppure in posizione inclinata con l'apposito dispositivo di sostegno.La prima configurazione è adatta alla scansione dall'alto dell'oggetto d'interesse(come dei bassorilievi), mentre la seconda è preferibile per oggetti con maggioreestensione in altezza (ad esempio delle statuette).

Parametri di calibrazione avanzati: in questa area è possibile impostare unatraiettoria diversa da quella predeterminata dall'applicazione, specificando il nume-ro di passi da effettuare e gli angoli di partenza e di arrivo; è inoltre possibile disa-bilitare la spunta “Affina l'allineamento con ICP”, nel caso in cui l'oggetto usato infase di calibrazione non sia adatto a tale tipo di allineamento (come nel caso di su-perfici piane). Infine, attivando la spunta “Conserva le scansioni di calibrazione”(disponibile solo nella versione Professional del software) è possibile memorizzarenel progetto le scansioni effettuate per la calibrazione degli assi.

2.3 Strumenti di allineamento

L'applicazione Optical RevEng mette a disposizione un set completo di strumenti diallineamento al fine di facilitare, velocizzare e (per quanto possibile) automatizzarela ricostruzione del modello 3D a partire dai dati scansionati. Tra i vari strumenti di allineamento offerti dall'applicazione, una prima classe è co-stituita dagli strumenti che consentono di allineare una singola scansione rispettoalle altre. Tale classe è costituita da:

Allineamento diretto [Pro]: consente di allineare in maniera auto-matica ciascuna scansione, sfruttando unicamente la forma dell'oggetto;

Allineamento con marker [Pro]: se la superficie da acquisire non èadatta all'utilizzo dell'allineamento diretto, questo strumento consente diriallineare le scansioni attraverso la rilevazione di marker che devono essereapplicati sull'oggetto prima di avviare la procedura di acquisizione;

Allineamento con punti fiduciari [Pro]: consente di sfruttare datidi misura acquisiti tramite uno strumento di fotogrammetria fornito da terzeparti per vincolare l'allineamento delle scansioni tramite l'identificazione edil successivo allineamento di marker fotogrammetrici;

Allineamento con puntini [Pro]: se l'oggetto da acquisire è inadattoall'uso dell'allineamento diretto, ed inoltre risulta troppo piccolo per poterviapporre dei marker, è possibile applicare dei puntini (tramite una penna op-pure un pennarello) sull'oggetto, che verranno sfruttati da questo strumen-to per riallineare le scansioni;

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Allineamento con assi calibrati: è possibile impostare questo tipo diallineamento nel caso in cui sia presente una tavola rotante Open Technolo-gies con relativo file di calibrazione;

Allineamento manuale: questo strumento consente di gestire gliscenari di allineamento più complicati, sfruttando alcune indicazioni fornitedall'utente.

La procedura di “Allineamento globale” può essere utilizzata una volta che tut-te le scansioni di interesse sono state allineate tra loro tramite uno degli strumentisopra indicati, e si è proceduto alla rimozione delle aree di dato indesiderate. Que-sto strumento consente di ottimizzare la posizione di un set di scansioni in manierasimultanea, al fine di ottenere scostamenti complessivi ancora più bassi.

Infine, lo strumento di “Allineamento con Datum” consente, una volta termi-nata la generazione e successivo editing di una mesh, di modificarne la posizionerispetto al sistema di riferimento globale.

2.3.1 Allineamento diretto [Pro]

La procedura di allineamento diretto consente di allineare delle scansioni inautomatico (senza richiedere l'intervento da parte dell'utente), sfruttando lapresenza di dettagli quali spigoli, curve o incisioni rilevate sulla superficiedell'oggetto di modo da mettere in corrispondenza le scansioni in esame.

L'utilizzo di questo algoritmo è indicato solo nel caso in cui le superficipresentino dettagli (spigoli, curve o incisioni) ben distinguibili: in caso contra-rio la procedura può fallire, oppure ottenere degli allineamenti completamen-

te errati, che andranno corretti tramite “Allineamento manuale” .Questo strumento, oltre che poter essere utilizzato contestualmente alla pro-cedura di acquisizione (come mostrato al Cap. 1.2), è richiamabile anche altermine della stessa.L'applicazione dell'allineamento diretto su un insieme di scansioni selezionateporterà l'algoritmo a tentare di allineare ciascuna delle viste dell'insieme,come mostrato in Fig. 24: tutte le scansioni allineate con successo appaionoin verde nel pannello di gestione del progetto, altrimenti il loro colore restainvariato.

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Esistono casi (in particolare quando l'oggetto da digitalizzare richiede l'acqui-sizione di molte viste, oppure risulta essere composto da più parti) in cui puòessere utile suddividere le scansioni di un progetto in più gruppi, associandodei set di scansioni attraverso la creazione di gruppi (indicati, per le immagini

di profondità, con l'icona ). In tal caso, la procedura di allineamento diret-to potrà essere applicata sui singoli gruppi, come mostrato in Fig. 25:

In Fig. 25.a l'allineamento viene eseguito sulle scansioni di un singologruppo;

In Fig. 25.b viene allineato un secondo gruppo. Le scansioni del se-condo gruppo risulteranno allineate tra loro, ma non con le scansionidel primo gruppo;

Per allineare tra loro le scansioni dei due gruppi, è possibile aprire ilmenu a tendina relativo ad uno dei due gruppi (tasto destro del mou-se), premere la voce “Allineamento diretto con”, e scegliere il nome

38

a)

b)

Fig. 24: Esempio d'uso della procedura di allineamento diretto


del gruppo con cui si vuole effettuare l'allineamento: se la procedurariesce, tutte le scansioni verranno spostate all'interno di un solo grup-po, e risulteranno allineate tra di loro, come mostrato in Fig. 25.c.

39

Può capitare, raramente, che la procedura di allineamento diretto riten-ga di aver raggiunto un risultato corretto, nonostante esso sia in realtà com-pletamente errato. In questo caso sarà necessario correggere manualmentetale allineamento attraverso la procedura di allineamento manuale.


40

a)

b)

c)

Fig. 25: Esempio d'uso dell'allineamento diretto a gruppi


2.3.2 Allineamento con marker [Pro]

Nel caso in cui l'oggetto da acquisire non soddisfi i requisiti dell'allineamentodiretto, è possibile ricorrere a questo strumento. L'allineamento tramite mar-ker necessita, prima di effettuare l'acquisizione, che l'utente applichisull'oggetto dei marker adesivi: successivamente, l'applicazione sarà in gradodi identificare tali marker e sfruttarli al fine di ricostruire la posizione di cia-scuna scansione, come mostrato in Fig. 26.

Nel momento in cui si avvia questa procedura di allineamento, sarà necessa-rio specificare la tipologia di marker da identificare: marker con bordi contor-

nati , marker con bordi interni contornati , o marker con bordi scon-

tornati .

41

a)

b)

Fig. 26: Esempio d'uso della procedura di allineamento con marker


A questo punto, selezionando il gruppo di scansioni che si vuole allineare,

basterà premere il bottone affinché l'applicazione le allinei automatica-mente. Al termine della procedura, il nome delle scansioni allineate corretta-mente apparirà in grassetto nel pannello di gestione del progetto, altrimentiresterà invariato.

2.3.3 Allineamento con punti fiduciari [Pro]

L'applicazione Optical RevEng consente ora di sfruttare le informazioni prove-nienti da sistemi fotogrammetrici per vincolare l'allineamento tra scansioni.Le tecniche fotogrammetriche prevedono di applicare sulla superficie da ac-quisire dei marker composti da materiale retroriflettente (in Fig. 27.a), talesuperficie viene poi fotografata da differenti angolazioni tramite una specialemacchina fotografica (vedi Fig. 27.b). Le fotografie ottenute vengono infineanalizzate dall'applicativo fotogrammetrico, che identifica la posizione deimarker retroriflettenti con una elevata accuratezza.

a) b)

Fig. 27: Marker e sistema di fotogrammetria

Una volta esportate tali misure in un file ASCII contenente l'elenco dellecoordinate 3d rilevate, esso può essere importato in Optical RevEng, asso-ciandolo ad uno specifico gruppo di range image (oppure alla radice) nel pan-nello di gestione del progetto tramite il comando nel menu a tendina “Associapunti fiduciari” (in Fig. 28.a).

42


a) b)

Fig. 28: Associazione di un set di punti fiduciari ad un gruppo

Una volta effettuata tale operazione, è possibile allineare le scansioni presen-ti nel gruppo considerato, oppure acquisirne di nuove, tramite “Allineamento

con punti fiduciari” : l'applicazione analizza le scansioni, identificando imarker fotogrammetrici, ed allinea ciascun dato al set di coordinate 3d identi-ficate dal sistema fotogrammetrico. Le scansioni correttamente allineate ven-gono evidenziate in viola, ed implicitamente fissate di modo da non poter es-sere mosse durante allineamenti successivi (Fig. 29).

43


2.3.4 Allineamento con puntini [Pro]

Se l'oggetto da acquisire, oltre a non soddisfare i requisiti dell'allineamentodiretto, risulta troppo piccolo per potervi applicare dei marker, è possibile uti-lizzare l'allineamento tramite puntini.Questo allineamento richiede, prima di effettuare l'acquisizione, che l'utentedisegni dei puntini sull'oggetto (tramite penna o pennarello): Optical RevEngli utilizzerà al fine di ricostruire la posizione di ciascuna scansione.Il funzionamento di questo tipo di allineamento è del tutto simile a quantodescritto per l'allineamento con marker, ma risulta attivabile soltanto conte-stualmente alla procedura di acquisizione.

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a)

b)

Fig. 29: Esempio d'uso della procedura di allineamento con puntifiduciari


2.3.5 Allineamento manuale

Lo strumento di allineamento manuale consente di affrontare e risolvere an-che i casi di allineamento più difficili, richiedendo all'utente di fornire alcuneindicazioni di modo da guidare il processo di allineamento. Una volta selezionate le scansioni di interesse e avviato lo strumento, l'inter-faccia dell'allineamento manuale si presenta come in Fig. 30:

Nella colonna di sinistra appaiono in centro due liste che ripropongono i nomidelle scansioni selezionate: la lista superiore consente di selezionare le scan-sioni che resteranno fisse durante l'allineamento, mentre quella inferiore per-mette di indicare quelle flottanti, ovvero quelle che verranno mosse durantela fase di allineamento.Per effettuare l'allineamento è necessario selezionare almeno una scansionefissa (dalla lista superiore), ed una flottante (da quella inferiore). Nel mo-mento in cui si seleziona un elemento in una lista, esso non sarà più selezio-nabile nell'altra, ed il suo nome apparirà in rosso (Fig. 31.a).Una volta selezionate le scansioni fisse e quelle flottanti, l'interfaccia risulteràsimile alla Fig. 31.b: l'area centrale dello schermo, suddivisa in tre pannelli,mostra in alto a sinistra le scansioni fisse in rosso, in alto a destra quelle flot-tanti in verde, in basso entrambe.

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Fig. 30: Interfaccia della procedura di allineamento manuale


A questo punto è necessario fornire all'algoritmo almeno tre punti corrispon-denti tra i due set di scansioni per poter ottenere un primo allineamento ap-prossimato: a tale fine, si selezionano tre punti nel pannello in alto a sinistra,ed i loro corrispondenti in quello in alto a destra, come mostrato in Fig. 32.a.

E' importante che i punti selezionati non siano distribuiti lungo una stes-sa retta, ma formino piuttosto un triangolo il più possibile ampio al fine di ot-tenere una buona approssimazione dell'allineamento.

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a)

b)

Fig. 31: Selezione delle scansioni fisse e flottanti


Una volta ottenuto un allineamento approssimato, l'applicazione sarà in gradodi raffinarlo in maniera automatica: premendo il bottone “Allinea” la posizionedelle due scansioni viene ottimizzata, e vengono inoltre mostrati dei valori in-dicativi di media e deviazione standard relativi alla distanza tra le due superfi-ci, come mostrato in Fig. 32.b.

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a)

b)

Fig. 32: Allineamento per tre punti delle scansioni fisse e flottanti


In base alla dimensione degli oggetti da alli-neare, è possibile che i parametri impostatinell'algoritmo di allineamento (accessibili tra-mite il pulsante “Algoritmo” e mostrati in Fig.33) debbano essere adattati: in genere, il soloparametro che risulta utile modificare è quellodi “Distanza” di rifiuto, che dovrebbe essereimpostata in relazione alla effettiva distanza trale scansioni). Nel caso in cui il dato acquisito possegga unainformazione di trama, è possibile spuntare lacasella “Usa colore trama” per visualizzare latrama associata all'oggetto da allineare per fa-cilitare il processo di selezione dei punti corri-spondenti.Una volta allineate le scansioni in esame saràpossibile proseguire l'allineamento di altre vistepremendo il pulsante “Prossimo”, il quale auto-maticamente integra la vista flottante (ora alli-neata) nel set delle viste fisse, facilitando la scelta delle nuove viste flottanti.

2.3.6 Allineamento con assi calibrati

Questo tipo di allineamento può essere attivato solo in presenza di una tavolarotante, e del relativo file di calibrazione (che può essere generato attraversola procedura di taratura della tavola rotante, descritta al Cap. 2.2.1).

La calibrazione della tavola rotante rimane valida fin tanto che sia loscanner che la tavola rotante non cambiano di posizione; in caso contrario,è necessario ripetere la procedura di calibrazione.

Una volta verificate le condizioni sopra indicate, lo strumento può essere se-lezionato dal menù a tendina che appare nel pannello delle impostazioni diacquisizione.

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Fig. 33: Parametridell'allineamento manuale


2.3.7 Allineamento globale

Lo strumento di allineamento globale (Fig. 34) consente di ottimizzare la po-sizione di ciascuna scansione rispetto alle altre simultaneamente: questo per-mette di ottenere un errore complessivo sull'insieme delle scansioni più bassorispetto a quanto ottenibile dagli strumenti di allineamento precedentementedescritti, i quali determinano la posizione della singola scansione rispetto allealtre.

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a)

b)

Fig. 34: Esempio d'uso della procedura di allineamento globale


A seconda del tipo di dati da processare, è l'allineamento globale consente dirichiamare quattro tipologia differenti, come mostrato in Fig. 35:

A coppie: consente di ottenere un raffinamento dell'allineamento tra idati effettuando delle sequenze di allineamenti su gruppi locali discansioni. Questo porta da un lato adottenere un risultato in breve tempo,che però rischia di essere subottimo,specialmente se applicato a progetticomposti da numerose scansioni. Il suouso è consigliato come operazione preli-minare in abbinamento all'allineamento“Ottimizzazione”. I parametri che è possibile impostare per questo allineamento sono ilnumero di iterazioni massime, il numero di campioni da selezionare suciascun dato ad ogni iterazione, e la distanza massima entro la quale,per ogni campione, si cerca una corrispondenza nelle altre scansioni;

Ottimizzazione: consente di ottimizzare al meglio l'allineamento tra idati minimizzando, ad ogni iterazione, l'errore residuo globale calcolatoa partire da tutti i dati disponibili. Per questo motivo esso riesce ad ot-tenere un risultato migliore, al prezzo di un maggior tempo di esecu-zione. I parametri che è possibile impostare per questo allineamento sono ilnumero di iterazioni massime, il numero di campioni da selezionare suciascun dato ad ogni iterazione, e la distanza massima entro la quale,per ogni campione, si cerca una corrispondenza nelle altre scansioni;

Ottimizzazione sullo scheletro [Pro]: consente di ottimizzare l'alli-neamento tra i dati minimizzando, ad ogni iterazione, l'errore residuotra la posizione dei marker rilevati in viste differenti. Il suo uso è con-sigliato nei progetti in cui venga utilizzata la politica di allineamentocon i marker, ed in particolar modo per progetti composti da numero-se scansioni, dove possono presentarsi fenomeni di accumulodell'errore residuo. I parametri che è possibile impostare per questo allineamento sono ilnumero di iterazioni massime, e la massima distanza tra ciascun mar-ker rilevato ed il rispettivo centroide;

Questa tipologia di allineamento è accessibile solo se tutte lescansioni selezionate sono state allineate tramite marker.

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Fig. 35: Tipologie diallineamento globale


Ottimizzazione vincolata [Pro]: consente di ottimizzare l'allinea-mento tra i dati minimizzando sia l'errore di disallineamento tra lescansioni che la distanza tra i marker (o punti fiduciari) rilevati suidati, ove presenti. Tramite questo metodo è possibile impostare deivalori di tolleranza entro i quali l'ottimizzazione può rilassare i vincolilegati alle distanze tra marker (o punti fiduciari), e migliorare l'allinea-mento tra i dati di scansione. I parametri che è possibile impostare per questo allineamento sono ilnumero di iterazioni massime, il numero di campioni da selezionare suciascun dato ad ogni iterazione, la distanza massima entro la quale,per ogni campione, si cerca una corrispondenza nelle altre scansioni,ed i parametri di tolleranza sui vincoli: premendo il bottone “Tolleran-za” si apre un pannello (Fig. 36) in cui è possibile impostare dei valorispecifici di tolleranza per i vincoli associati alle scansioni.

Selezionando alcune viste, il pannello mostra un istogramma rappre-sentante la distanza dal valore di riferimento dei vincoli rilevati. Ridu-cendo il valore di “Tolleranza richiesta” verranno progressivamente ri-mossi dall'ottimizzazione i vincoli a distanza superiore a quanto indica-to. E' inoltre possibile rimuovere tutti i vincoli di una data scansione,spuntando la relativa casella nella colonna “Rimuovi tutti i vincoli”.

Si consiglia di non imporre vincoli di tolleranza troppo stringenti:oltre ad aumentare il rischio di fallimento dell'ottimizzazione, può an-che causare l'eliminazione di troppi vincoli utili.

Questa tipologia di allineamento è accessibile se tra le scansioniselezionate ve ne solo alcune allineate tramite marker, o tramite puntifiduciari, o entrambe.

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Fig. 36: Pannello di tolleranza dell'ottimizzazione vincolata


Una volta scelta la politica di allineamento globale da applicare, ed impostatoi parametri dell'ottimizzazione, è possibile avviare la procedura.Al termine dell'allineamento globale, in alto a destra compaiono delle statisti-che relative alla qualità dell'allineamento ottenuto. Tali statistiche si riferisco-no all'allineamento tra le scansioni prima dell'avvio dell'allineamento, e dopola sua conclusione. Oltre ai valori di media e di deviazione standard della di-stanza calcolati sull'insieme delle scansioni, le statistiche danno il dettaglio ditali voci riferite a ciascuna delle scansioni. Questo consente di identificare fa-cilmente situazioni in cui una scansione non sia stata allineata correttamente:in tal caso, infatti, il valore di distanza ad essa associata risulterà significati-vamente superiore rispetto alle altre viste.

La procedura di allineamento globale è una delle più impegnative dalpunto di vista del tempo di esecuzione, in particolare per oggetti composti damolte scansioni, a causa della complessità del problema che risolve.Nel caso in cui l'allineamento venga interrotto dall'utente (attraverso il pul-sante “Stop” che appare nella barra inferiore quando si lancia l'operazione), imiglioramenti ottenuti fino a quel momento vengono applicati in automaticoal set di scansioni processate.

2.3.8 Allineamento con Datum

Questo tipo di allineamento consente di spostare una mesh facendo coincide-re dei datum ricavati su di esso con datum precedentemente calcolati e me-morizzati nel progetto (in cui sono sempre pre-senti almeno i piani di sistema). Al momentoOptical RevEng supporta solo datum di tipo pia-ni. Questa procedura risulta particolarmenteutile per azzerare il sistema di riferimento deldato. La rototraslazione è definita specificandouna lista composta da una a tre coppie di piani,formate ciascuna da un piano di riferimento(fisso) ed uno mobile associato alla mesh chedeve essere allineata; tale lista ordina con prio-rità decrescente le coppie, ciascuna delle qualiimpone dei vincoli sull'allineamento facendocoincidere i due piani e mantenendo i vincoliimposti da eventuali coppie a priorità maggiore.I piani sono raccolti in gruppi, uno di sistemaed uno per ciascuna mesh di partenza. Nellasezione centrale denominata “Crea coppia” èpossibile aggiungere coppie alla lista scegliendo

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Fig. 37: Pannello diallineamento con Datum


i gruppi fisso e mobile, selezionando i piani negli elenchi associati ed usandoil pulsante “Crea coppia”.La sezione “Allineamento” mostra la lista delle coppie in ordine di priorità de-crescente: selezionata una coppia, i pulsanti sulla sinistra permettono di can-cellarla o di variarne la priorità. Ogni variazione dell'allineamento dovuto amodifiche alle coppie od alla lista viene immediatamente visualizzato.

2.4 Strumenti di selezione

Optical RevEng mette a disposizione un set di strumenti per effettuare la selezionedi parti della superficie di un dato. Gli strumenti di selezione disponibili sono i se-guenti:

Selezione rettangolo: traccia un'area di selezione rettangolare sulla superfi-cie;

Selezione ellisse: traccia un'area ellittica sulla superficie;

Selezione poligono: traccia un'area di selezione poligonale, definendone ivertici tramite mouse;

Selezione a mano libera chiusa: traccia un'area di selezione libera, crean-do una forma chiusa basata sul percorso seguito dal cursore del mouse;

Selezione traccia a mano libera: traccia un'area di selezione libera basatasul percorso seguito dal cursore del mouse;

Selezione segmento: seleziona l'area coperta da un segmento di retta trac-

ciato dal cursore del mouse sulla superficie, tenendo premuto il tasto saràpossibile tracciare rette che spaziano tra loro di un angolo prefissato (impostabileattraverso il pannello delle opzioni, e settato di default a 45°);

/ Selezione passante / non passante (solo per mesh): la prima opzio-ne seleziona tutte le aree di superficie che intersecano la selezione corrente, la se-conda solo le aree correntemente visibili: nel caso in cui più strati di superficie ri-sultino sovrapposti, la prima opzione seleziona parte di ogni strato, la seconda sololo strato visibile;

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Dilata selezione fino alla cresta dei triangoli (solo per mesh): l'attivazio-ne di questo strumento permette di dilatare il risultato di una data selezione a par-tire dalla selezione stessa fino a raggiungere tutti i triangoli connessi la cui norma-le forma un angolo (rispetto alle normali associate ai triangoli della selezione origi-nale) al di sotto di una data soglia. Questo strumento è particolarmente utile pereffettuare la selezione di aree planari sul modello 3D;

Seleziona elementi del progetto dalla visualizzazione: identifica gli ele-menti del progetto che contengono parte della superficie ottenuta attraverso unadata selezione: questa funzione è particolarmente utile per identificare, all'internodi grandi gruppi di dati, gli elementi che risultano male allineati o quelli che gene-rano aree rumorose, per correggerle.

Per ciascuno degli strumenti sopra descritti, tenendo premuto il tasto destro delmouse è possibile traslare l'area di selezione corrente, inoltre premendo il tasto“Esc” si può annullare l'area di selezione correntemente visualizzata.

2.5 Strumenti di resa

Al fine di modificare le opzioni di resa delle superfici nel pannello della vista 3D,Optical RevEng mette a disposizione le seguenti opzioni:

/ Accende / spegne la luce nella scena: attiva o disattiva la fonte lu-minosa della scena;

Impostazioni colore: permette di selezionare la politica di colorazione deidati visualizzati nel pannello della vista 3D. “Colore tessitura” mostra il colore deldato acquisito (se disponibile); “Colore assegnato” applica un colore scelto in auto-matico dall'applicazione (il quale può essere cambiato tramite il pannello di gestio-ne del progetto); “Usa colore uniforme” applica un solo colore (prestabilito nelleimpostazioni dell'applicazione) a tutti i dati;

/ Seleziona attributi di resa di facce / vertici (solo per mesh): la pri-ma opzione associa un colore uniforme a ciascuna faccia dei triangoli che costitui-scono la mesh correntemente visualizzata, la seconda diffonde il colore associato aciascun vertice, interpolandolo sulle facce dei triangoli della mesh.

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2.6 Strumenti generali

In questa sezione sono elencati gli strumenti relativi alla visualizzazione, che per-mettono di variare il punto di vista nel pannello “Vista 3D” e le modalità di intera-zione con le superfici rappresentate, nonché degli strumenti generali che imple-mentano altre opzioni, quali ad esempio la scalatura dei dati o la loro duplicazione,la misura di distanze tra superfici.

Inquadra tutti gli oggetti: permette di centrare e variare la dimensionedella finestra inquadrata di modo da visualizzare interamente tutti i dati corrente-mente selezionati;

Muovi la visualizzazione sul baricentro: sposta il centro della visualizza-zione corrente presso il baricentro calcolato sui dati correntemente selezionati;

Rotazione centrata sulla posizione della vista: se attivo, il baricentrodella visualizzazione corrente viene impostato come nuovo centro di rotazione;

Seleziona area di visualizzazione da inquadrare: consente di selezionareuna area specifica da inquadrare in maggior dettaglio;

/ / / / / Varia punto di vista: consente di variare ilpunto di osservazione secondo le sei direzioni principali in relazione agli assi del si-stema di riferimento globale: davanti/dietro (proiezione rispetto al piano X-Y), so-pra/sotto (piano X-Z), sinistra/destra (piano Y-Z);

Salva vista ad alta risoluzione (menu Visualizza):consente di salvare un'immagine su file contenente lavista corrente ad una risoluzione impostabile.La base e l'altezza della vista da salvare, inizialmenteimpostate ai valori correnti, possono essere modifica-te, preservando o no automaticamente il rapportod'aspetto (casella di spunta Mantieni rapportod'aspetto), sia direttamente sia tramite la specificadell'ingrandimento.

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Fig. 38: Finestra disalvataggio vista ad alta

risoluzione


Muovi: consente di applicare una rototraslazio-ne dell'oggetto selezionato; i tipi di spostamento di-sponibili sono:_“Movimento completo”: consente di impostare unadata rotazione (in gradi) e traslazione (in millimetri)da applicare all'oggetto, scegliendo come centro dirotazione l'origine del sistema di riferimento oppureil baricentro dell'oggetto;_“Centro di massa all'origine”: la posizione del bari-centro viene traslata all'origine del sistema di riferi-mento;_“Vertice del parallelepipedo di contenimento all'ori-gine”: consente di traslare uno dei vertici del paralle-lepipedo (a scelta tra i due che contengono le coor-dinate più piccole, oppure le più grandi) nell'originedel sistema di riferimento;

Clona: crea una copia della scansione correntemente selezionata;

Clona selezione: crea una copia dell'area selezionata;

Specchia: (solo per nuvole di punti e mesh): consente di specchiare il datocorrente rispetto ad uno dei tre piani di sistema;

Scala oggetto: applica una scalatura dei daticorrentemente selezionati; la scalatura può essereuniforme per tutti e tre gli assi del sistema di riferi-mento, oppure specifica per ciascuno dei tre assi;

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Fig. 40: Pannello discalatura

Fig. 39: Pannello dispostamento dati


Misure sul dato: consente di effettuare di-versi tipi di misure sul dato:

Calcola area: consente di calcolare l'area della su-perficie di una mesh;

Calcola volume: permette di calcolare il volume diuna mesh chiusa;

Calcola distanza: calcola la distanza tra due puntiindicati sui dati correntemente selezionati; per ognipunto selezionato vengono mostrate le sue coordi-nate, nonché le coordinate del vettore di distanza ela sua lunghezza;

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Fig. 41: Pannello di misuresul dato


2.7 Strumenti specifici per le immagini di profondità

Col fine specifico di elaborare le immagini di profondità, Optical RevEng offre i se-guenti strumenti:

Pulizia Punti: permette di eliminare puntinon appartenenti alla superficie dell’oggetto.Possono essere utilizzati tre criteri per la sele-zione di tali punti:clusters: consente di selezionare piccoli gruppidi punti isolati;punti fuori figura: permette di selezionare puntiisolati o sparsi che vengono classificatidall'applicazione come non appartenenti alla su-perficie dell'oggetto;punti fuori figura con criterio d'angolo: selezio-na i punti la cui normale forma un angolo con ladirezione di acquisizione superiore a quello im-postato (la qualità dei punti è tanto migliore quanto più l'angolo formato fra la loronormale e la direzione di acquisizione è basso).I punti così selezionati possono essere cancellati dall’immagine di profondità pre-mendo il tasto “Elimina” del pannello. Al termine dell’operazione, premendo il tasto“Ok” l’eliminazione è confermata, mentre premendo il tasto “Annulla” tutti i punticancellati vengono ripristinati;

Genera nuvola di punti : converte le immagini di profondità attualmenteselezionate in una nuvola di punti;

Genera mesh : converte le immagini di profon-dità attualmente selezionate in una mesh. I para-metri di generazione sono impostati automa-tica-mente dall'applicazione una volta che l'utente haspecificato il tipo di oggetto da convertire.

2.8 Strumenti specifici per le nuvole di punti

Per l'elaborazione delle nuvole di punti, sono disponibili le seguenti funzionalità:

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Fig. 43: Pannellogenerazione mesh

Fig. 42: Pannello pulizia punti


Filtri: applica un filtraggio alle nuvole di punti correntemente selezionate;

Seleziona punti fuori figura: permette di selezionare punti isolati o sparsiche vengono classificati dall'applicazione come non appartenenti alla superficiedell'oggetto, tali punti possono essere eliminati premendo il bottone “Applica” delpannello;

Genera mesh : converte le nuvole di punti selezionate in una mesh. Il pan-nello associato è identico a quello mostrato in Fig. 43;

2.9 Strumenti specifici per le mesh di triangoli

Per finalizzare la modellazione della mesh raffigurante l'oggetto di interesse,l'applicazione Optical RevEng fornisce un nutrito insieme di strumenti volti a facili -tare le operazioni più comunemente necessarie.

Riparazione mesh: Tramite il pannello di ripa-razione mesh è possibile identificare automatica-mente e risolvere una serie di problemi che possonoeventualmente essere presenti nel dato. Alla suaapertura la mesh viene analizzata con lo scopo diidentificare: componenti piccole formate da pochitriangoli, piccoli buchi presenti nella mesh, inconsi-stenze geometriche locali (vertici appuntiti) e trian-goli di forma quasi degenere (area nulla o proporzio-ni molto sbilanciate). L'elenco dei difetti identificativiene mostrato all'interno del pannello e visualizzatosulla mesh utilizzando una colorazione per faccia (at-tivabile dalla rispettiva barra degli strumenti). E' possibile attivare o distattivare lariparazione di ciascun difetto attraverso la rispettiva spunta nell'interfaccia.

Cliccando il tasto “Applica” (una o piu' volte) viene effettuata una procedura di ri-parazione veloce e automatica che adotta la strategia migliore per risolvere tutti iproblemi selezionati in modo congiunto. Alternativamente è possibile eseguire del-le procedure mirate per ogni singolo problema (cliccando le rispettive icone ). Leimpostazioni del pannello permettono di controllare in modo selettivo l'identifica-zione dei problemi specificando una misura di perimetro e numero di vertici di bor-do sotto i quali i buchi non vengono presi in considerazione, la dimensione massi-ma che identifica le componenti piccole nella mesh e un angolo (diedrale, espressoin gradi) che viene utilizzato per identificare le inconsistenze geometriche (chevengono colorate in giallo sulla mesh). In presenza di dati molto rovinati e proble-matici è consigliabile abbassare questa soglia dal valore predefinito di 110° a valori

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Fig. 44: pannello diriparazione mesh


nell'intervallo 80°-100° per una migliore riparazione.

Premendo il tasto “Ok” viene accettata la mesh corrente e il pannello viene chiuso.Si noti bene che, una volta finalizzata la mesh, non sarà più possibile eseguire un“undo” per tornare a quella originale. Se si desidera annullare tutte le modificheeffettuate dallo strumento di riparazione è possibile premere il tasto “Cancel”, cheripristina la mesh allo stato iniziale.

Lisciatura mesh: Tramite il pannello di liscia-tura è possibile migliorare il modello rendendolo piùliscio ed enfatizzando le naturali salienze nelle zonedi alta curvatura. Lo strumento presenta diversi me-todi di lisciatura che si adattano a diversi requisiti. Ilmetodo “Free-Form” (a forma libera) agisce unifor-memente sulla superficie eliminando sia le rugositàche i dettagli presenti. Per sua natura, questo me-todo introduce una deformazione del modello e sipresta a un utilizzo privo di particolari requisiti di-mensionali. Il metodo “Tangenziale” agisce con uni-formità sui vertici della mesh migliorandone l'aspet-to e regolarizzandola. Diversamente dal metodoprecedente, i vertici rimangono aderenti alla super-ficie originale, migliorare la qualità dei triangolo solo in direzioni tangenziali.

A differenza dei metodi precedenti, il metodo “Salienza” si basa su una analisi dicurvatura della superficie ed è in grado di ridurre le rugosità del modello enfatiz-zando al tempo stesso le zone salienti. Tramite il parametro “Forza complessiva” èpossibile controllare l'effetto totale di lisciatura. Il parametro “Sensibilità dettagli”controlla la sensibilità del metodo rispetto alle curvature. Questo valore adimensio-nale (tra 1 e 100) può essere regolato visivamente attivando la colorazione perfaccia della mesh (dalla rispettiva barra degli strumenti) e cliccando sul pulsante dipreview in modo da visualizzare con una colorazione arancio/blu le salienze chesaranno enfatizzate dall'algoritmo. Si consiglia di regolare questa soglia in modotale da colorare solamente le salienze interessate, escludendo dalla colorazione lerugosità che si desidera eliminare. Con una regolazione analoga è possibile con-trollare la “Protezione dettagli” dell'algoritmo. Impostando questo parametro al mi-nimo si avrà il massimo effetto di “affilatura”, mentre valori alti serviranno a pro-teggere parti del modello che si desidera preservare (scritte, piccoli dettagli che al-trimenti andrebbero distrutti). L'opzione “Migliora orientamento dei lati” serve a ot-timizzare la direzionalità dei triangoli della mesh in modo da allinearli meglio con lecurvature.

Tutti i metodi presenti in questo pannello presentano un controllo per limitare lamassima distanza dal dato di partenza una opzionale visualizzazione delle deviazio-

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Fig. 45: Pannello dilisciatura mesh


ni tramite una mappa di colore e un istogramma che visualizza lo spettro delle di-stanze.

Chiusura buchi: permette di completare ilmodello tramite diverse operazioni di chiusura bu-chi. La selezione dei buchi viene effettuata tramiteinterazione diretta con il pannello della vista 3D euna visualizzazione interattiva dei bordi della mesh.Lo strumento prevede diverse modalità di chiusurae diverse opzioni di forma e triangolazione.

L'opzione “Modalità” corrisponde a modi diversi diidentificare le parti mancanti del modello, attivandoopportuni algoritmi di chiusura. Sono disponibiliquattro modalità distinte:

• Completa: permette di selezionare uno o più bordi da chiudere per in-tero; Per selezionare un buco da chiudere basterà un semplice click del ta-sto sinistro del mouse sul bordo. Se l'opzione “Chiudi direttamente” p attiva,al click del mouse verrà chiuso direttamente il buco interessato. Con l'opzio-ne “Seleziona”, invece, sarà possibile selezionare più buchi in una lista acomparsa in modo da chiuderli simultaneamente;

• Parziale: consente di selezionare solamente un tratto di un bordo e dichiudere il buco in modo parziale: dopo aver orientato la scena in modo davisualizzare chiaramente il tratto interessato, identificare con due click deltasto sinistro del mouse due punti distinti dello stesso bordo. A questo pun-to il bordo risulta diviso in due tratti (uno rosso e uno verde). Muovendo ilmouse è possibile selezionare il tratto da chiudere (che verrà evidenziatocon uno spessore di linea maggiore). Cliccando sul tratto selezionato verràeffettuata una chiusura parziale del buco in quella regione;

• Ponte: consente di costruire ponti che connettono bordi diversi dellamesh: dopo aver orientato la scena in modo da visualizzare i tratti da con-nettere, selezionare un primo tratto premendo il tasto sinistro su un puntodel bordo e trascinando il mouse nella direzione interessata. Interattiva-mente verrà visualizzata la porzione di bordo che andrà a identificare il pri-mo tratto di supporto del ponte. Con una selezione analoga (a trascinamen-to del mouse) occorrerà selezionare un secondo tratto di bordo, che puògiacere anche su un bordo diverso da quello di partenza. Se il secondo trat-to non è immediatamente visibile, è sempre possibile ruotare la scena clic-cando sulla rotellina del mouse in modo da semplificare la selezione. Unavolta selezionato il secondo tratto di bordo lo strumento andrà automatica-

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Fig. 46: Pannello dichiusura buchi


mente a generare un ponte curvilineo che li connette. Oltre alla selezione atrascinamento, è anche possibile cliccare semplicemente due punti di bordo.In questo caso lo strumento genererà un ponte sottile che connette i duepunti;

• Split: consente di chiudere completamente un buco andando a identifi-care una corda che separa la regione in due sottoregioni. Similmente allachiusura parziale, la selezione avviene interattivamente selezionando duepunti appartenenti allo stesso bordo. Alla selezione del secondo punto, lostrumento andrà a chiudere interamente il buco selezionato tenendo contoperò della corda di separazione imposta dall'utente;

L'opzione “Forma” permette di suggerire ai diversi algoritmi di chiusura buchi iconnotati geometrici della superficie generata in fase di chiusura. Sono disponibiliquattro opzioni di forma:

• Piatta: suggerisce al metodo di chiusura di effettuare una chiusurapiatta. E' l'opzione consigliabile in caso di buchi che si collocano a cavallo dizone dall'aspetto prismatico, con molti angoli;

• Curvatura: suggerisce al metodo di chiusura di generare una porzionedi superficie in modo da garantire la continuità delle normali lungo il bordo.E' l'opzione consigliabile in caso di buchi che si collocano in parti lisce dellasuperficie o quando si desiderano chiusure di forma arrotondata;

• Alta curvatura: suggerisce al metodo di propagare le variazioni di cur-vatura della superficie nella parte interna del buco. E' una opzione che puòessere attivabile qualora si desideri una chiusura che tanga presente cambidi concavità della superficie;

• Planare: attivabile solamente in modalità “Chiusura Completa”, questaopzione permette di chiudere un buco con un piano esatto. Si suggerisce dieffettuare questa operazione per chiudere buchi grandi e piatti, dopo avertagliato la mesh con un piano attraverso l'apposito strumento;

L'opzione “Densità dei triangoli” consente di impostare una percentuale deside-rata di triangoli, calcolata a partire dalla densità dei triangoli lungo i bordi interes-sati. Per esempio, impostando questo valore a 150%, l'algoritmo genererà chiusu-re con una densità di triangoli superiore (1.5 volte la densità lungo i bordi interes-sati). La spunta “Arrotonda i bordi” serve ad ammorbidire la transizione tra laparte pre-esistente del modello e quella generata.

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L'operazione di chiusura buchi potrebbe produrre risultati sgradevoli o impie-gare troppo tempo se applicata su buchi particolarmente grossi o complessi: in talcaso è sempre possibile annullare l'operazione premendo il tasto “stop” nella bar-ra di avanzamento (in basso a destra) o annullare l'ultima operazione di chiusurapremento il tasto “Undo” del pannello o la configurazione CTRL-Z.

Decimazione: serve a ridurre il numero di triangoli che costituiscono lamesh, ottimizzandone il numero in relazione alla curvatura della superficie.L'opzione “Percentuale minima triangoli (%)” indica in percentuale quanti triangolidevono essere mantenuti a valle della decimazione, il numero finale di triangoli in-dica in maniera approssimativa la quantità di triangoli ottenibili al termine della de-cimazione; L'opzione “Tolleranza” definisce la tolleranza di decimazione, cioè diquanto si può scostare la mesh finale dall'originale. Nel caso in cui la casella “Deci-mazione in tolleranza” sia selezionata, il parametro di tolleranza risulta vincolanterispetto al numero di triangoli finali. Selezionando l'opzione “Migliora la qualità deitriangoli” è possibile migliorare la forma dei triangoli della mesh decimata, evitan-do triangoli troppo “sottili”;

Seleziona bordi: consente di selezionare e rimuovere zone di triangoli inprossimità dei bordi della mesh in modo da poter “ripulire” eventuali parti difettosedel modello. Una volta aperto lo strumento risulta possibile selezionare i triangoliadiacenti a un bordo cliccando sul bordo interessato con il tasto sinistro del mou-se. Mediante l'opzione “Ampiezza selezione” è possibile controllare la dimensionedella zona di triangoli selezionata.

Pulizia veloce: questo comando serve a ripulire rapidamente le mesh sele-zionate eliminando piccole componenti formate da pochi triangoli e regolarizzandoi bordi. Cliccando sull'icona corrispondente nella barra degli strumenti mesh il co-mando viene eseguito immediatamente. Usando la conbinazione di tasti CTRL-Z èpossibile annullare l'operazione ripristinando lo stato iniziale delle mesh.

Elimina forma: effettua una modifica locale della mesh eliminandone le ca-ratteristiche di forma lisciando il più possibile. Questo strumento funziona unica-mente sulle selezioni, non può agire sull'intera mesh;

Propaga colore: rimuove il colore della aree selezionate della mesh e propa-ga il colore delle zone adiacenti. Questo strumento funziona unicamente sulle sele-zioni, non può agire sull'intera mesh;

Approssima selezione con un piano: consente di adattare un piano pas-sante attraverso l'area correntemente selezionata sulla mesh;

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Interseca con piano: consente di intersecare la mesh con un piano, selezio-nando una delle due porzioni identificate. La definizione del piano viene effettuatasimilarmente a quanto indicato per lo strumento “Piano di simmetria”. É possibileeffettuare un taglio ed una chiusura planare grazie al pulsante “Esci Chiudi mesh”.La chiusura verrà effettuata unicamente se il taglio giace completamente su unpiano o se l'opzione “estrudi bordi non completi” è stata selezionata. Prima di ef-fettuare la chiusura è inoltre possibile estrudere lamesh;

Sezioni planari: Permette di ricavare ed inclu-dere nel progetto dei gruppi di polilinee intersecandouna mesh di partenza con un fascio di piani paralleli.Per costruire un gruppo di polilinee occorre stabilireun piano di riferimento, costruire un fascio specifi-cando il numero e l'interdistanza dei piani ad essoparalleli e premere il tasto "Calcola sezioni". I nuovigruppi di sezioni sono inseriti nel progetto e quelliottenuti a partire dall'ultimo avvio dello strumentosono visualizzati._“Piano di riferimento”: per la definizione del pianodi riferimento si veda lo strumento “Piano di simme-tria”; _“Parametri delle sezioni”: il parametro “Nu-mero di sezioni” indica il numero complessivo di pia-ni del fascio; “Spaziatura” indica l'interdistanza tra ipiani; “Centrato/In alto/In basso” indica la posizionedel piano di riferimento nel fascio; “Offset” specifical'offset del piano di riferimento rispetto alla posizioneiniziale. I due passi descritti sono comunque indi-pendenti ed è possibile, ad esempio, ridefinire il pia-no di riferimento tenendo inalterata la definizione delfascio. È possibile traslare il fascio di piani lungo ilsuo asse nella vista 3D spostando il mouse mentre sipreme Ctrl+tasto sinistro del mouse.Al termine dell'esecuzione viene aggiunto al progettoun nuovo oggetto che rappresenta le curve di sezio-ne ottenute intersecando la mesh con tutti i pianiidentificati: tali curve possono anche essere esporta-te in formato IGES (file .igs);

Piano di simmetria: Permette di ricavare undatum piano associato ad una mesh specificandoneuna posizione iniziale e successivamente raffinandolaper ottenere la migliore simmetria possibile. Nella

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Fig. 47: Pannello pergenerare sezioni planari

Fig. 48: Pannello per pianidi simmetria mesh


parte alta del pannello si sceglie il metodo di definizione del piano iniziale; ad ognimetodo corrisponde una lista di piani tra cui scegliere cliccandovi sopra, oppureuno strumento interattivo per definirlo: “Piani baricentrici”: sceglie uno dei pianibaricentrici; _“Piani di sistema”: sceglie uno dei tre piani di sistema; _“Piani asso-ciati all'oggetto”: sceglie uno dei datum associati alla mesh, se presenti; _“Trepunti”: definisce un piano passante per tre punti specificati dall'utente cliccandocol tasto sinistro del mouse sulla mesh; tramite l'uso dei tasti 1,2 e 3 o scelta mul-tipla sul pannello è possibile cambiare il punto da riselezionare; _“Linea”: definisceun piano passante per il segmento tracciato interattivamente sulla vista 3D tramitepressione e rilascio del tasto sinistro del mouse, tenendo premuto il tasto sarà possibile tracciare rette che spaziano tra loro di un angolo prefissato (impo-stabile attraverso il pannello delle opzioni, e settato di default a 45°); il segmentopuò essere ritracciato continuamente e traslato durante la tracciatura premendocontemporaneamente il tasto destro. Nella definizione con tre punti o via segmen-to è possibile riavviare l'operazione interattiva tramite il tasto “Esc”. Una volta defi-nito il piano, il pulsante "Migliora la simmetria" permette di assestarne la posizio-ne, se possibile, altrimenti verrà mostrato un messaggio di errore nel caso l'ogget-to ed il piano abbiano posizioni troppo squilibrate. "Ripristina" permette di revoca-re tale operazione, se riuscita.

Concatena: unisce due mesh in un singolo dato;

Esporta con texture: consente di esportare la mesh affiancando l'informa-zione di colore sotto forma di texture ad alta risoluzione; al fine di ricostruire cor-rettamente l'informazione di colore vanno selezionate le immagini di profondità,presenti nel progetto corrente, da cui è stata gene-rata la mesh che si vuole esportare; il parametro“Soglia sul costo della segmentazione” determina ilnumero di regioni e la loro distorsione durante lacreazione dell'atlante della texture.

Curve su mesh: consente di tracciare interat-tivamente una o più curve sulla superficie di unamesh; una curva è definita tramite punti di controlloche possono essere inseriti cliccando il tasto sinistrodel mouse sulla superficie della mesh considerata.Per definire l'ultimo punto di una curva vi sono duepossibilità: se si vuole ottenere una curva aperta ba-sta inserire l'ultimo punto facendo doppio click deltasto sinistro del mouse, altrimenti se si vuole unacurva chiusa basta premere il pulsante sinistro delmouse sul primo punto della curva. Durante l'inseri-mento dei punti di controllo è possibile eliminare

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Fig. 49: Pannello dicreazione curve su mesh


l'ultimo punto inserito utilizzando il tasto CANC, oppure bloccare l'inserimento dipunti nella curva premendo il tasto ESC. È possibile modificare una curva già terminata inserendo ulteriori punti di control-lo, eliminando un punto di controllo inserito oppure modificando la sua posizione.Per aggiungere un punto di controllo è sufficiente premere il pulsante sinistro delmouse mentre il cursore si trova tra due punti di controllo di una curva, che saran-no evidenziati a sottolineare la possibilità di aggiungere il nuovo punto alla curva.Per eliminare un punto di controllo deve essere premuto il tasto SHIFT mentre sipreme il tasto sinistro del mouse in corrispondenza del punto che si vuole elimina-re. Per modificare la posizione di un punto di controllo è sufficiente trascinare ilpunto selezionato tenendo premuto il tasto sinistro del mouse. Si possono inoltre estendere curve aperte in cui era stato definito l’ultimo punto inprecedenza, suddividere una curva in un dato punto di controllo ed unire la curvache si sta tracciando ad un’altra curva aperta. Per estendere curve aperte termina-te è sufficiente fare doppio click del tasto sinistro del mouse su uno dei punti dicontrollo estremi della curva e quindi procedere all’inserimento di nuovi punti dicontrollo utilizzando il normale flusso di lavoro. Per suddividere una curva in unpunto di controllo deve essere premuto il tasto ALT mentre si preme il tasto sini-stro del mouse in corrispondenza al punto in cui si vuole suddividere la curva, que-sto creerà due nuovi punti di controllo che diventeranno estremi delle curve. Perunire la curva che si sta tracciando ad un’altra curva aperta è sufficiente inserireun punto di controllo in corrispondenza di uno dei punti di controllo estremidell’altra curva.È possibile poi tracciare automaticamente curve che seguano zone di alta curvatu-ra o linee di colore più scuro presenti sulla superficie della mesh. Per attivare lamodalità di tracciamento automatico è necessario tenere premuto il tasto CTRLmentre si preme il tasto sinistro del mouse al momento di inserire il primo punto dicontrollo. La tracciatura automatica è regolata da due parametri: “distanza tra ipunti” e “soglia”. Il primo imposta la distanza in millimetri tra due punti di controlloinseriti nella curva tracciata automaticamente, il secondo regola la sensibilità deltracciatore automatico alla caratteristica utilizzata per il calcolo della curva. Atti-vando la resa per facce con il colore di tessitura è possibile avere una percezionevisiva della sensibilità a questo parametro.Le curve terminate saranno elencate come lista all'interno del pannello e sarà pos-sibile inserirle nel progetto come polilinee premendo il pulsante “Estrai polilinea”:tali curve possono poi venire esportate in formato IGES (file .igs);

Genera offset: genera una mesh con un offset rispetto alla mesh corrente; èpossibile indicare un offset sia positivo che negativo ed una lunghezza media deglispigoli. Se abilitata, l'ottimizzazione finale garantisce un miglior posizionamento deivertici della mesh a costo di un aumento dei tempi d'esecuzione;

Genera guscio: genera una mesh chiusa e con uno spessore impostabile. Lospessore può essere sia positivo che negativo in base alle esigenze. La qualità del-la mesh di offset è controllata dallo slider che controlla il livello di dettaglio mentre

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l'effettiva lunghezza degli spigoli è controllata dall'apposito parametro. Se l'opzioneGuscio semplice è abilitata verrà aggiunta alla mesh unicamente la mesh di offsetopportunamente orientata;

Inverti normali: inverte il verso delle normali di una mesh;

Rendi manifold: elimina problemi topologici e componenti costituite da po-chi triangoli; Comando obsoleto presente in versioni precedenti del software, orasostituito dal il comando “Pulizia veloce”;

Rimuovi picchi: consente di rimuovere picchi, costituiti da triangoli che pre-sentano alcuni lati sproporzionatamente lunghi. Comando obsoleto presente inversioni precedenti del software, ora sostituito del più completo strumento di “Ri-parazione”;

Individua sottosquadri: seleziona tutti i triangoli della mesh la cui normaleforma un angolo rispetto ad uno dei tre assi del sistema di riferimento superioread una soglia definita dall'utente;

Identifica intersezioni: permette di identificare le autointersezioni presentinella mesh. Può essere utile in fase di editing per identificare e rimuovere parti in-tersecanti del modello;

Modifica bordi: consente di selezionare e regolarizzare i contorni (interni edesterni) della mesh; Da utilizzare solo dopo aver effettuato una completa riparazio-ne del modello;

Riduzione rumore: permette di ridurre il ru-more presente nelle mesh selezionate, ottenendocosì una superficie più liscia. Nel caso in cui sia pre-sente una selezione, l'applicazione dell'algoritmo è ri-stretto alla zona selezionata. I metodi di lisciatura di-sponibili sono:_“Forma libera”: tende a lisciare in modo consistentesenza preservare troppo le caratteristiche dellamesh;_“Artistico”: esegue la lisciatura sulla base delle caratteristiche di curvatura deivertici vicini, consentendo di ottenere risultati generalmente migliori rispettoall'operatore precedente. L'intensità di applicazione deve essere calibrata in mododa evitare che la mesh risulti poi completamente deformata;

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Fig. 50: Pannello diriduzione rumore


_“Conservativo”: liscia le zone abbastanza uniformi della mesh mantenendo inmodo ottimo gli spigoli e le caratteristiche principali.

Nel caso in cui la mesh debba rappresentare l'oggetto originale il piùfedelmente possibile, è consigliabile utilizzare il metodo “Conservativo”; seinvece è possibile effettuare lisciature più intense si può impiegare il meto-do “Forma libera”, nelle situazioni intermedie la tecnica “Artistico” rappre-senta la soluzione migliore.

Affila: migliora gli spigoli presenti sulla mesh riducendo al contempo il rumo-re presente su di essa; Comando obsoleto presente in versioni precedenti del soft-ware, ora sostituito dal il comando “Lisciatura”;

Rimagliatura: permette di suddividere ulteriormente i triangoli della meshproducendo triangoli più uniformi e regolari;

Rilassa magliatura: esegue un rilassamento della magliatura nella parte se-lezionata del modello in modo da migliorare la forma dei triangoli;

Genera nuvola di punti: genera una nuvola di punti a partire dai vertici del-la mesh;

Converti in immagine di profondità: converte la mesh in una immagine diprofondità acquisita rispetto al punto di vista corrente;

Converti in immagine: converte la mesh corrente in una immagine che co-difica in valori di grigio le quote del dato rispetto all'asse Z;

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Glossario

Bus USBl'Universal Serial Bus è un interfaccia che permette di connettere facilmente dispositi-vi differenti ad un computer. Teoricamente il bus USB 2.0 potrebbe trasmettere finoa 50 MB/s ma in pratica un computer desktop ad alte prestazioni arriva a trasmettereall'incirca 40 MB/s; la maggior parte dei notebook o dei dispositivi embedded non ar-riva a garantire i 40 MB/s.

Immagine di profonditàUna immagine di profondità è l'analogo tridimensionale di una fotografia: al suo in-terno memorizza secondo la griglia di acquisizione le coordinate 3D della superficiedell'oggetto.

Nuvola di puntiUna nuvola di punti è insieme di vertici, non necessariamente ordinato rispetto aduna griglia, in un sistema di coordinate tridimensionale.

MeshUna mesh è superficie tridimensionale composta da una lista di poligoni; nel caso incui i poligoni utilizzati siano dei triangoli si parla di mesh triangolare.

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manuale software -...

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