GUIDA A POST-ELABORAZIONE DELLA NUVOLA DI PUNTI

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1 GUIDA A POST-ELABORAZIONE DELLA NUVOLA DI PUNTI

2 Indice Indice 3 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab 16 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare 2

3 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab 1 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Introduzione a MeshLab 1 MeshLab è uno strumento avanzato di elaborazione di trame 3D e un sistema software molto utilizzato in campi più tecnici di sviluppo 3D e gestione di dati. MeshLab è un software libero e open source, sotto licenza GNU (GPL). Viene utilizzato come un programma completo e come biblioteca per altri software. MeshLab è stato sviluppato dal centro di ricerca ISTI-CNR; inizialmente, MeshLab è stato creato nel 2005 all Università di Pisa come lavoro di fine corso. Si tratta di un sistema orientato alla trasformazione di modelli 3D non strutturati tipici presenti nella digitalizzazione in 3D di tubazioni. MeshLab è orientato alla gestione e all elaborazione di grandi mesh non strutturate, e fornisce un insieme di strumenti per la modifica, la pulizia, la riparazione, il controllo, la rappresentazione e la conversazione di questo tipo di mesh. I filtri di pulizia automatica di mesh includono: eliminazione di duplicati, vertici senza riferimenti, spigoli non multipli, superfici e vertici nulli. Gli strumenti di creazione mesh si basano sulla misura dell errore quadratico medio, sulle superfici di suddivisione e sugli algoritmi di ricostruzione della superficie delle nuvole di punti a seconda della tecnica ball-pivoting e sull ottica di ricostruzione della superficie di Poisson. Per l eliminazione di rumore, MeshLab possiede vari tipi di filtri di attenuazione e strumenti di analisi e visualizzazione della curva e include uno strumento per la registrazione di mappe di distribuzione multiple basate sul punto più vicino tramite un algoritmo iterativo. MeshLab include, inoltre, un sistema interagente che consente di cambiare in modo interattivo il colore di una mesh per definire selezioni e attenuare direttamente caratteristiche provocate dal rumore. MeshLab è disponibile per la maggior parte delle piattaforme, tra cui Windows, Linux, Mac OS X, e, con funzionalità ridotte, ios e Android. Il sistema è compatibile con i seguenti formati, sia in ingresso che in uscita: PLY, STL, OFF, OBJ, 3DS, VRML 2.0, U3D, X3D e COLLADA. MeshLab consente inoltre di importare nuvole di punti ricostruite usando Photosynth. Aprire file PLY in MeshLab Aprire la nuvola di punti in MeshLab. Questa nuvola di punti è contraddistinta dall estensione.ply. Aprire MeshLab: nella schermata principale dell applicazione è possibile vedere un menu nella parte superiore, al di sotto del quale c è una barra delle applicazioni e, infine, un visualizzatore 3D che occupa la maggior parte della finestra. 3 1 Introduzione a MeshLab (27 febbraio 2015)

4 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Importare file Mesh: File > Importa Mesh (File > Import Mesh). Scegliere il modello di punti (.ply): nella finestra Importa Mesh selezionare il file della nuvola di punti che si desidera importare e premere il pulsante Apri. Il software di scansione Horus salva, per impostazione predefinita, le nuvole di punti come file in formato.ply. Visualizzazione della nuvola di punti: una volta importato il file, viene visualizzata in 3D la rappresentazione nello spazio di tale nuvola. Se la nuvola di punti è il risultato di una scansione con texture, la nuvola di punti appare con i colori di tale scansione. Se, al contrario, è il risultato di una scansione senza texture, vengono mostrati tutti i punti del colore scelto al momento della scansione. 4

5 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Pulizia della nuvola di punti È possibile che la nuvola di punti non sia perfetta e contenga punti di rumore o, semplicemente, punti che non si desidera che facciano parte del modello finale. MeshLab consente di selezionare ed eliminare punti della nuvola. Strumento Seleziona vertici: nella barra delle applicazioni superiore c è lo strumento Seleziona vertici (Select vertex) che consente di selezionare punti situati in uno spazio a tre dimensioni con un rettangolo, che è una figura a due dimensioni. Selezionare i vertici: è possibile aggiungere più punti alla selezione premendo il tasto Control e mantenendo premuto, mentre si muove il pulsante sinistro del mouse. Assieme al cursore appare il simbolo +. È possibile deselezionare i punti selezionati in precedenza premendo il tasto Shift e mantenendolo premuto mentre si muove il pulsante sinistro del mouse. Assieme al cursore apparirà il simbolo -. Mantenendo premuto il pulsante sinistro del mouse e muovendo il cursore sulla schermata, è possibile selezionare i vertici. I vertici selezionati sono mostrati in colore rosso. Dopo aver selezionato i vertici che si desidera eliminare, rilasciare il pulsante sinistro del mouse. Eliminare i vertici non desiderati: dopo aver selezionato i vertici che si desidera eliminare, premere su Elimina vertici selezionati (Delete Selected Vertex) situato sulla barra degli strumenti. 5

6 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Nuvola di punti pulita: è importante che la nuvola di punti che si desidera ricostruire non contenga molto rumore. L algoritmo di ricostruzione filtra una parte del rumore, ma, se la nube ha molti punti che non appartengono al modello, il risultato della ricostruzione può non essere preciso. Elaborazione della nuvola di punti Per elaborare una nuvola di punti è necessario creare le normali dell oggetto: Menu di calcolo delle normali: Filtri > Normali, Curvature e Distorsione > Calcola normali per gruppi di punti (Filters > Normals, Curvatures and Distortion > Compute normals for point sets). Finestra di calcolo delle normali: in questa finestra occorre modificare il valore Numero vicini (Neighbour number) che rappresenta il numero di punti vicini che occorre avere per calcolare la normale. Si consiglia di utilizzare 10, 50 e 100 come valore iniziale. È possibile che occorra modificare questo valore successivamente. Si consiglia di mantenere il resto dei valori predefiniti. Dopo aver modificato il parametro, premere il pulsante Applica (Apply). Il programma impiega alcuni secondi per calcolare le normali. Terminata l operazione, premere il pulsante Chiudi (Close). 6

7 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Mostrare le normali: in generale, le migliori ricostruzioni si ottengono quando il senso delle normali è rivolto verso l esterno dell oggetto. Per visualizzare le normali, premere sulla scheda Render > Mostra Normali/Curvatura (Render > Show Normals/Curvature). Per nasconderle, premere di nuovo sulla stessa scheda. Visualizzare le normali: le normali appaiono rappresentate da linee blu sulla superficie della nuvola di punti. Non sempre tutte le normali sono rivolte verso l esterno dell oggetto. La geometria, la densità della nuvola e il numero di vicini scelto durante il calcolo delle normali influiscono su questo risultato. Qualora le normali non siano rivolte verso l esterno dell oggetto, è consigliabile ricalcolare le normali variando il numero di vicini fino a ottenere un risultato valido. Ricostruzione dell oggetto a partire dalla nuvola di punti A partire dalle normali generate nella sezione precedente, procedere alla ricostruzione dell oggetto. Menu filtro di ricostruzione: Filtri > Remesh, Semplificazione e Ricostruzione > Ricostruzione di superficie: Poisson (Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Surface Reconstruction: Poisson). 7

8 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Finestra del filtro di ricostruzione: in questa finestra è possibile modificare il valore degli Ottanti (Octree Depth) e Divisione della soluzione (Solver Divide). Le configurazioni consigliate per questi parametri sono valori compresi tra 6 e 12 (se il proprio computer non è molto potente, si consiglia di fissare il valore massimo a 11). Si consiglia di conservare il resto dei valori predefiniti. Nella misura in cui aumenta il valore di queste variabili, aumenta la precisione del modello finale, ma anche il tempo di elaborazione. Dopo aver modificato i valori, premere il pulsante Applica (Apply). Il tempo di elaborazione può andare da alcuni secondi a qualche minuto. È possibile che, durante questo tempo, venga visualizzata la finestra Non risponde. A meno che non appaia una finestra pop-up, non si deve chiudere la finestra. Il tempo di elaborazione dipende dalle caratteristiche del computer dove è in esecuzione il programma. Non è consigliabile utilizzare computer con prestazioni basse per l elaborazione delle nuvole di punti. Terminato il processo di ricostruzione, premere il pulsante Chiudi (Close). Visualizzazione del risultato della ricostruzione Terminata la ricostruzione, i layer della nuvola di punti e dell oggetto ricostruito si sovrappongono. Per visualizzare solamente il risultato della ricostruzione, nascondere il layer della nuvola di punti. 8

9 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Finestra di visualizzazione di layer: per mostrare la finestra di visualizzazione di layer premere su Visualizza > Mostra Finestra di dialogo di layer (View > Show Layer Dialog). Nascondere layer della nuvola di punti: l icona con il disegno dell occhio che si trova sulla sinistra del nome di ciascun layer serve a mostrare la visibilità di ciascun layer. Premendo su questa icona, è possibile visualizzarlo o nasconderlo. Viene nascosto il layer che contiene la nuvola di punti per una miglior visualizzazione della ricostruzione. Salvataggio del risultato della ricostruzione Menu Esporta Mesh: l opzione per esportare la Mesh si trova in File > Esporta Mesh... (File > Export Mesh...). 9

10 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Finestra di esportazione: selezionare l opzione di esportazione a un file in formato STL, navigare fino alla cartella dove si desidera salvare il file e premere il pulsante Salva (Save). La scelta di STL si deve al fatto che è un formato che i programmi di stampa 3D di laminazione possono aprire correttamente. Se si desidera esportare i file per altri usi, è possibile scegliere un altro formato. Unire nuvole di punti con MeshLab A volte, a causa della geometria dell oggetto che si scansiona o del numero di laser utilizzati nella scansione, le nuvole di punti sono incomplete. La soluzione è scansionare di nuovo l oggetto, posizionandolo in un altra posizione della piattaforma o utilizzando un altro laser, e unire poi le nuvole di punti. Per questo metodo si utilizzano due nuvole di punti, ma è possibile realizzare questo processo con tutte le nuvole di punti desiderate e il procedimento sarà comunque lo stesso. Aprire i file.ply corrispondenti alle nuvole di punti di entrambe le scansioni. Nel visualizzatore di layer (Ctrl + L), selezionare un layer e calcolare le relative normali. Dopo aver terminato il processo, fare la stessa cosa con l altro layer. Verificare graficamente (visualizzando le normali di ciascun layer) che i calcoli siano corretti. Strumento Allinea: lo strumento Allinea (Align) si trova nel menu Modifica (Edit). 10

11 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Pannello Allinea: nel pannello dello strumento Allinea premere sul primo layer e poi sul pulsante Incolla Mesh qui (Glue Here Mesh). Questa azione fissa la prima nuvola di punti nello spazio. Successivamente, selezionare il secondo layer e premere il pulsante Incolla a seconda dei punti (Point Based Glueing), che apre una nuova finestra dello strumento. In questa finestra, è possibile orientare le nuvole di punti per rendere più semplice l allineamento dei punti. Di seguito, selezionare almeno tre punti di una delle nuvole di punti e i corrispondenti punti nell altra nuvola. La selezione si realizza facendo doppio clic col tasto destro del mouse sulla nuvola di punti. I punti selezionati appaiono numerati, in maniera tale da non lasciare spazio ad errori. Qualora si selezioni un punto non valido, premere il pulsante Cancella (Cancel) e riaprire questa finestra, dato che non esiste l opzione Annulla. Dopo aver selezionato i punti corrispondenti in entrambe le nuvole premere il pulsante OK. Verificare che, dopo il passo precedente, le nuvole di punti siano allineate. Nel caso in cui non siano ben allineate, ripetere il passo precedente fino a che non lo sono. Per completare l allineamento, premere il pulsante Elabora (Process). 11

12 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Visualizzazione delle nuvole di punti allineate: è possibile verificare a occhio nudo il risultato dell allineamento: i dettagli migliorano e la mancanza di punti si corregge. Unire nuvole di punti Le nuvole di punti allineate nel passo precedente non sono unite, ma sono nuvole di punti diverse. È necessario unire le due nuvole per ricostruire l oggetto. Menu Unire layer Unire layer visibili: lo strumento per unire i layer visibili si trova nella scheda Filtri > Layer Mesh > Unire layer visibili (Filters > Mesh Layer > Flatten Visible Layers). Finestra Unire layer visibili: in questa finestra, selezionare l opzione Mantenere vertici non referenziati (Keep unreferenced vertices). E premere il pulsante Applica (Apply). 12

13 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Il risultato dell unione delle nuvole di punti è una nuova nuvola di punti con migliore risoluzione. Dopo aver unito i layer conviene ricalcolare le normali della nuova nuvola di punti. Per ottenere il modello ricostruito, procedere nello stesso modo descritto in precedenza. Attenuare risultati della ricostruzione Quando si ricostruiscono oggetti a partire da una nuvola di punti può accadere che il risultato non sia completamente preciso. La mancanza di punti interessa la ricostruzione e non sempre si può risolvere unendo varie nuvole di punti. Un esempio di questo tipo di oggetti può essere l oggetto utilizzato nelle prime sezioni: la base dell oggetto non può essere scansionata (poiché si appoggia su essa) e la parte superiore non ha abbastanza punti a causa della sua geometria. Tuttavia, l algoritmo di ricostruzione cerca sempre di chiudere le superfici, per ottenere una superficie chiusa. Parte superiore prima della ricostruzione Parte inferiore prima della ricostruzione Parte superiore dopo la ricostruzione Parte inferiore dopo la ricostruzione Come si può osservare, il processo di ricostruzione ha chiuso la parte superiore e la parte inferiore, ma il risultato è migliorabile. Per migliorare questo risultato, è possibile applicare filtri di attenuazione alle zone che sono state ricostruite male. 13

14 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Strumento di selezione di superfici: questo strumento funziona come quello di Selezione di vertici, con l unica differenza che questo seleziona superfici. Selezione di superfici errata: come per l altro strumento, premere il tasto destro del mouse e muovere il cursore per selezionare le superfici che si desidera attenuare. È importante ricordare che non serve selezionare solo le superfici che si vedono, ma anche quelle che si trovano dentro il rettangolo e non sono visibili dalla prospettiva attuale. Per deselezionare le superfici che sono state selezionate ma che non si desidera modificare, premere di nuovo sullo strumento di Selezione di superfici nella barra delle applicazioni, con il tasto sinistro del mouse. Cambiare la posizione dell oggetto per visualizzare le superfici che si desidera selezionare. Quando l oggetto si trova nella posizione desiderata, premere un altra volta sullo strumento di selezione di superfici. Durante questo processo, le superfici selezionate in precedenza hanno mantenuto la selezione. Infine, premere il tasto Shift mentre si sposta il cursore sulle superfici che non si desidera modificare. Quando sono selezionate solo le superfici che si desidera attenuare, premere sullo strumento Selezione di superfici. Le superfici restano selezionate. Menu Filtro di attenuazione: alle superfici selezionate viene applicato il filtro Attenuazione Taubin (Taubin Smooth), che si trova nella scheda Filtri > Attenuazione, Fairing e Deformazione > Attenuazione Taubin (Filters > Smoothing, Fairing and Deformation > Taubin Smooth). 14

15 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab Filtro di attenuazione Taubin: nella finestra del Filtro di attenuazione Taubin è possibile modificare vari parametri. Si consiglia di attivare la casella Anteprima (Preview) per vedere in tempo reale l effetto delle modifiche dei parametri sull oggetto. Si consiglia di mantenere il valore predefinito di Lamda. Nell esempio è stato modificato il parametro Mu e i Passi di attenuazione (Smoothing Steps). A seconda dell errore delle superfici realizzato nella ricostruzione, i parametri saranno diversi, per cui si consiglia di provare con valori differenti fino a ottenere quello adeguato. Dopo aver regolato i parametri desiderati, premere il pulsante Applica (Apply). Il risultato dell applicazione del filtro di attenuazione è notevole. Applicare il filtro di attenuazione a tutte le superfici di un oggetto provoca una diminuzione di dettagli, per cui è importante applicarlo unicamente alle superfici errate. Parte superiore dopo l applicazione del filtro di attenuazione Parte inferiore dopo l applicazione del filtro di attenuazione 15

16 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare 2 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Introduzione a CloudCompare 2 CloudCompare è un programma di elaborazione di nuvole di punti (come quelle ottenute con uno scanner 3D). Elabora anche mesh triangolari e immagini calibrate. Questo software è stato creato durante una collaborazione tra Telecom ParisTech e la divisione I+S dell EDF; il progetto CloudCompare è cominciato nel 2003 con la tesi di dottorato di Daniel Girardeau-Montaut sul Rilevamento di modifiche in dati geometrici in 3D. A quel tempo, l obiettivo principale era rilevare rapidamente modifiche nelle nuvole di punti ad alta densità acquisiti con scanner laser in installazioni industriali (come le centrali elettriche) o in siti di costruzione. Successivamente, si è evoluto come software più generale e avanzato di elaborazione di dati 3D. Adesso è un progetto open source indipendente e un software libero. ClodCompare fornisce un insieme di strumenti di base per editing e rendering di nuvole di punti e mesh triangolari. Offre, inoltre, vari algoritmi di elaborazione avanzati, per portare a termine operazioni come: proiezioni, registrazioni, calcoli di distanza, statistiche, segmentazione o valutazione di caratteristiche geometriche. CloudCompare è disponibile in piattaforme Windows, Linux e Mac OS X, sia per architetture a 32 bit sia per quelle a 64 bit. È sviluppato in C ++ con Qt. Aprire file PLY in CloudCompare Aprire la nuvola di punti in CloudCompare che avrà l estensione.ply. Aprire CloudCompare: nella schermata principale, è presente un menu nella parte superiore, una barra delle applicazioni sotto, una barra degli strumenti sulla sinistra, una console nella parte inferiore e, infine, un visualizzatore 3D Introduzione a CloudCompare (27 febbraio 2015)

17 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Importare file Mesh: aprire un file in File > Apri (File > Open). Scegliere il modello di punti (.ply): nella finestra Apri è possibile selezionare il file della nuvola di punti che si desidera elaborare. Dopo averlo selezionato, premere Apri. Il software di scansione Horus salva, per impostazione predefinita, le nuvole di punti come file informato.ply, per cui occorre selezionare questo tipo di file nel menu a discesa. Proprietà per file.ply : questa finestra appare quando viene aperto un file.ply che mostra opzioni di configurazione avanzate. Si consiglia di mantenere i valori predefiniti. Per continuare con l apertura del file, premere Applica (Apply). 17

18 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Visualizzazione della nuvola di punti: dopo aver importato il file della nuvola di punti, è possibile vedere nel visualizzatore 3D la rappresentazione nello spazio di tale nuvola. Se la nuvola di punti è il risultato di una scansione con texture, verrà visualizzata la nuvola di punti con i colori di tale scansione. Se, al contrario, è il risultato di una scansione senza texture, verranno mostrati tutti i punti del colore scelto al momento della scansione. Pulizia della nuvola di punti È possibile che la nuvola di punti non sia perfetta o contenga punti di rumore o, semplicemente, punti che non si desidera che facciano parte del modello finale. CloudCompare consente di selezionare ed eliminare punti della nuvola. Strumento Segmenta: il primo passo per pulire la nuvola di punti è selezionare il layer che la contiene. Per fare ciò, premere sul layer con il soprannome Cloud nell albero dei file situato nella parte laterale sinistra. Di seguito, premere sul pulsante Segmenta (Segment) situata nella barra delle applicazioni. Questo strumento consente di selezionare punti situati in uno spazio a tre dimensioni con un poligono, che è una figura a due dimensioni. Come? Si può pensare a questo strumento come a una scatola in cui sia possibile modificare una delle superfici, che seleziona dalla parte anteriore fino al fondo tutti i punti che si trovino all interno di essa. 18

19 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Pausa e posizione: in certe occasioni, i punti che si desidera eliminare non sono visibili dal punto di vista iniziale. Lo strumento Segmenta è composto da varie azioni: Pausa (Pause), Seleziona (Selection), Segmenta verso l interno (Segment in), Segmenta verso l esterno (Segment Out), Annulla (Clear segmentation), Conferma segmentazione (Confirm segmentation), Conferma e cancella punti nascosti (Confirm and delete hidden points) e Cancella (Cancel). L azione Pausa permette di orientare la nuvola di punti liberamente, senza selezionare alcun punto. Una volta che la nuvola è nella posizione desiderata, premere di nuovo l azione Pausa per cominciare la selezione dei punti. Segmentazione verso l esterno: l azione Seleziona permette di selezionare i punti con l aiuto di un poligono in cui si marcano i vertici, oppure con l aiuto di un rettangolo in cui si definiscono i lati. Per utilizzare la Selezione poligonale fare dapprima clic con il tasto sinistro del mouse nel punto in cui si desidera collocare il primo vertice, e poi fare clic dove si desidera collocare il secondo vertice, e via di seguito. Quando si è definito il poligono di selezione, premere il tasto destro del mouse. Di seguito, premere una delle azioni di segmentazione. Ci sono due tipi di segmentazione: Verso l esterno o Verso l interno. La segmentazione verso l esterno mantiene visibili i punti che non sono dentro al poligono di selezione e sposta quelli che si trovano dentro a un altro layer nascosto. 19

20 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Segmentazione verso l interno: al contrario, la Segmentazione verso l interno mantiene visibili i punti che si trovano dentro al poligono di selezione e sposta quelli che si trovano al di fuori di un altro layer nascosto. Pulizia di nuvola di punti: premendo sull azione di segmentazione, i punti non desiderati non saranno più visualizzati. Per terminare la segmentazione, sono possibili due opzioni. La prima è premere su Cancella punti nascosti: questa azione eliminerà i punti selezionati in precedenza e che sono nascosti. La seconda opzione è premere sull azione Conferma segmentazione: questa azione separerà in differenti layer i punti non desiderati e quelli che si desidera mantenere. Eliminare layer di punti non desiderati: nel caso in cui sia stato selezionata l opzione Conferma segmentazione, si consiglia di eliminare il layer di punti non desiderati. Per fare ciò, premere sul layer che li contiene e, di seguito, premere con il tasto destro del mouse sul layer stesso. Nel menu a discesa premere su Elimina (Delete). 20

21 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Risultato della pulizia della nuvola di punti: dopo aver pulito la nuvola di punti, è possibile osservare come gli spigoli gialli della scatola che contiene la nuvola di punti siano molto più regolabili che all inizio. È importante realizzare la pulizia della nuvola di punti, se si desidera ottenere i migliori risultati. Elaborazione della nuvola di punti Per elaborare una nuvola di punti è necessario creare le normali dell oggetto: Menu di calcolo delle normali: il primo passo è selezionare il layer che contiene la nuvola di punti di cui si desidera calcolare le normali. Di seguito, premere sulla scheda Modifica > Normali > Calcola (Edit > Normals > Compute). Finestra di calcolo delle normali: in questa finestra occorre modificare il parametro dell orientamento. Si consiglia di utilizzare l orientamento Barycenter e mantenere il resto dei valori predefiniti. Dopo aver modificato il parametro, premere il pulsante Applica (Apply). Il programma impiega alcuni secondi per calcolare le normali. Terminata l operazione, premere il pulsante Chiudi (Close). 21

22 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Mostrare le normali: per impostazioni predefinite, la visualizzazione delle normali è attivata. In caso contrario, è possibile farlo premendo con il tasto destro sul layer di cui si sono calcolate le normali e facendo clic sulla scheda Mostra Normali (Toggle normals). Per nasconderle, premere di nuovo sulla stessa scheda. Per una ricostruzione corretta, le normali devono essere rivolte verso l esterno del componente, ovvero: l oggetto si vedrà in colore nero (il colore delle normali). Se l esterno dell oggetto non è di colore nero, ma l interno sì, significa che le normali sono state calcolate al rovescio. Nelle prove realizzate, viene scelto Barycenter come parametro di orientamento, le normali rispetto a zxvc sono sempre state calcolate verso l esterno dell oggetto. Tuttavia, nel caso in cui siano calcolate a rovescio, possono essere invertire premendo sulla scheda Modifica > Normali > Inverti (Edit > Normals > Invert). Ricostruzione dell oggetto a partire dalla nuvola di punti A partire delle normali generate nella sezione precedente, si procede alla ricostruzione dell oggetto. Menu strumento di ricostruzione: lo strumento di ricostruzione della nuvola di punti è situato nella scheda Pluggins > Ricostruzione di Superficie Poisson (Pluggins > Poison Surface Reconstruction). Premendo su questa scheda si apre la finestra dello strumento. 22

23 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Finestra dello strumento di ricostruzione: in questa finestra è possibile modificare il valore di Ottanti (Octree depth). Le configurazioni consigliate per questo parametro sono valori compresi tra 6 e 12 (se il proprio computer non è molto potente si consiglia fissare il valore massimo a 11). Si consiglia di consercare il resto dei valori predefiniti. Nella misura in cui il aumenta valore di questa variabile, aumenta la precisione del modello finale, ma anche il tempo di elaborazione. Dopo aver modificato questo valore, premere il pulsante OK. Il tempo di elaborazione può variare da alcuni secondi fino a qualche minuto e dipende dalle caratteristiche del computer dove è in esecuzione il programma. Si sconsiglia di utilizzare computer con specifiche basse per l elaborazione della nuvola di punti. Importare i colori della nuvola di punti nella ricostruzione: dopo aver terminato il processo di ricostruzione, appare una finestra che chiede se si desidera o meno importare i colori della nuvola di punti durante la ricostruzione. Nel caso in cui si sia realizzata una scansione con texture, o una senza texture, e si desideri, al tempo stesso, conservare il colore della nuvola di punti, premere il pulsante Sí (Yes). Il processo di importazione del colore può tardare da qualche secondo fino a qualche minuto, a seconda della quantità di punti della nuvola e delle caratteristiche del computer in cui avviene l elaborazione. Nel caso in cui non si desideri importare il colore, premere il pulsante No. 23

24 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Salvataggio del risultato della ricostruzione Menu Salva: per salvare il risultato della ricostruzione è importante selezionare il layer segnato come Mesh. Di seguito, premere sulla scheda File > Salva (File > Save). Finestra di salvataggio: selezionare l opzione Esporta a un file in formato STL, navigare nella finestra fino alla cartella dove si desidera salvare il file e premere il pulsante Salva. Scegliere STL perché è un formato di file che i programmi di stampa 3D di laminazione possono aprire correttamente. Se si desidera esportare il file per altri usi, è possibile scegliere il formato più conveniente. Unire nuvole di punti con CloudCompare A volte, a causa della geometria dell oggetto che si scansiona o al numero di laser utilizzati durante la scansione, le nuvole di punti sono incomplete. La soluzione a questo problema è scansionare nuovamente l oggetto posizionandolo in un altra posizione della piattaforma o utilizzando un altro laser, e unire poi le nuvole di punti. Per spiegare questo metodo si utilizzano due nuvole di punti, ma questo processo può realizzarsi con tutte le nuvole di punti desiderate e il processo è sempre lo stesso. Aprire i file.ply corrispondenti alle nuvole di punti di entrambe le scansioni. 24

25 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Strumento Allinea: selezionare i layer che si desidera allineare e premere sullo strumento Allinea (Align), che si trova sulla barra delle applicazioni. Dopo aver premuto sullo strumento, appare una finestra che mostra il layer che si considera di riferimento (colore giallo) e quello che si deve allineare (colore rosso). Premere il pulsante Cambia (Swap), se si desidera invertire i ruoli dei layer. Il layer che si considera come riferimento sarà quello da allineare e viceversa. Premendo il pulsante OK, si continuerà con l allineamento dei layer. Selezione di punti nel layer da allineare: in questa finestra è possibile orientare le nuvole di punti per rendere più semplice l allineamento di punti. Di seguito, selezionare almeno quattro punti di una delle nuvole di punti nel layer che si desidera allineare. Essendo sovrapposte, si consiglia di deselezionare la casella Mostra nuvola di riferimento per nasconderla e poter così selezionare meglio i punti. Per selezionare un punto della nuvola, fare clic sul punto che si desidera selezionare. Nel caso in cui si desideri deselezionare qualche punto, premere sul pulsante marcato con una X alla destra delle coordinate del punto. I punti sono accompagnati da una lettera e un numero. La lettera A indica che è un punto appartenente al layer che si desidera allineare e il numero indica l ordine in cui sono stati selezionati i punti. 25

26 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Selezione di punti nel layer di riferimento: quando sono stati selezionati i punti del layer che si desidera allineare con il layer di riferimento, selezionare i punti corrispondenti nel layer di riferimento. Per selezionare i punti nel layer di riferimento conviene nascondere l altro layer, è probabile che sia necessario mostrarla di quando in quando per ricordare dove erano situati i punti in questo layer. L ordine in cui si selezionano i punti è molto importante; selezionare i punti nello stesso ordine. Per ottenere buoni risultati è importante assicurare che si selezionino punti molto simili in entrambi i layer. Come nell altro layer, i punti selezionati sono accompagnati da una lettera e da un numero. La lettera R indica che è un punto appartenente al layer di riferimento e il numero indica l ordine in cui i punti sono stati selezionati. Dopo aver selezionato i punti in entrambi i layer, premere il pulsante Conferma. Informazioni sull allineamento: appare una finestra pop-up con informazioni sul processo di allineamento delle nuvole. Per continuare, premere il pulsante OK. Visualizzazione del risultato di allineamento: a occhio nudo si osserva che la nuvola di punti risultante dall allineamento è più densa e, pertanto, il risultato di ricostruzione è più preciso. 26

27 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Unire nuvole di punti: sebbene le nuvole siano allineate, ancora non sono unite. Per unire entrambe le nuvole è necessario selezionarle e poi premere su: Modifica > Unisci (Edit > Merge). In questo modo, si possono calcolare già le normali e ricostruire l oggetto, come spiegato in precedenza. Stampare risultati della ricostruzione Esiste un inconveniente all ora di elaborare nuvole di punti in CloudCompare: in generale, il programma non chiude gli oggetti. Nell esempio del totem, dopo aver ricostruito le parti superiore e inferiore, queste sono aperte e l oggetto è vuoto all interno. Questo inconveniente può causare problemi al momento di stampare il modello 3D, dato che il programma potrebbe riconoscere l oggetto come un cilindro vuoto e stampare solo le pareti. Di seguito viene mostrato, per il software di laminazione e stampa Cura, come risolvere questo inconveniente. Eseguire Cura: questa è la finestra principale che mostra il programma Cura. Consiste in un menu situato nella parte superiore, un pannello con quattro schede nella parte laterale sinistra e un visualizzatore 3D che occupa gran parte della finestra. Aprire modello 3D: per aprire un modello 3D, premere sulla scheda File > Apri modello da file... (File > Load model file...). 27

28 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Finestra Apri modello: in questa finestra è possibile navigare per le directory e selezionare il modello 3D che si desidera stampare. Dopo averlo selezionato, premere il pulsante Apri (Open). Visualizzazione del modello: una volta aperto, il modello 3D appare nel visualizzatore 3D del programma. Si può cambiare l orientamento mantenendo premuto il tasto destro del mouse e lo zoom con l aiuto della rotella del mouse. Da questa visualizzazione è possibile osservare che il nostro modello 3D è vuoto. Visualizzazione dei layer di stampa: a volte, Cura rileva gli oggetti vuoti e li riempie in modo automatico. Qualora la ricostruzione dell oggetto abbia lasciato punti all interno del modello, questo non sarà riempito in modo automatico. Il miglior modo di vedere se il modello sarà stampato correttamente è cambiare la visualizzazione al modo Layer (Layers), dove è possibile visualizzare i layer come saranno stampati dalla stampante. 28

29 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Laminazione non corretta: per verificare se Cura è stato riempito o meno in modo automatico, il modello cambia la visualizzazione e passa alla modalità Layer. La barra di movimento situata sulla destra rappresenta la visualizzazione del numero di layer. Scorrendo nella barra è possibile vedere più o meno layer. Per realizzare la verifica del riempimento dell oggetto, la cosa ideale è posizionarsi su un layer intermedio del modello. Il programma può tardare a elaborare i layer. Se quando termina l elaborazione il modello appare vuoto, significa che non è stato riempito in modo automatico. Se, viceversa, appare una mesh all interno del modello, significa che il modello è stato riempito automaticamente e si può procedere alla sua stampa. Nell immagine di sinistra, appare la laminazione di un modello che non è stato riempito automaticamente dal programma. Configurazione Esperta: per risolvere il problema del riempimento del modello, aprire la finestra Configurazione Esperta. Per aprire questa finestra, premere sulla scheda Esperto > Apri opzioni esperte (Expert > Open Expert Settings). En el último apartado (Fix horrible), por defecto, solo viene marcada la casilla Combinar todo (Tipo-A), Combine everything (Type-A), para rellenar el modelo por completo también tienes que marcar la casilla Combinar todo (Tipo-B), Combine everything (Type-B). Nell ultima sezione (Fix horrible), per impostazioni predefinite viene spuntata solo la casella Combina tutto (Tipo-A), Combine everything (Type-A); per riempire completamente il modello occorre spuntare anche la casella Combina tutto (Tipo-B), Combine everything (Type-B). Una volta spuntata, premere il pulsante OK. 29

30 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Dopo aver generato il file di stampa (GCode) è importante riaprire la Configurazione esperta e ripristinare le modifiche realizzate. Diversamente, è possibile che in laminazioni successive appaiano errori e riempimenti in luoghi in cui non devono apparire. Laminazione corretta: per verificare che i cambi realizzati nella Configurazione Esperta risolvano il problema del riempimento del modello, visualizzare uno dei layer intermedi come fatto in precedenza. Nell immagine a sinistra, viene mostrato il modello perfettamente riempito e pronto per la stampa. Menu di salvataggio: infine, per salvare il file di stampa (GCode), premere sulla scheda File > Salva GCode... (File > Save GCode...). 30

31 Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare Finestra di salvataggio: dopo aver premuto sulla scheda appare la finestra di salvataggio. In questa finestra, è possibile navigare fino alla directory in cui si desidera salvare il file. Dopo aver nominato il file e scelto la directory dove salvarlo, premere il pulsante Salva (Save). 31

32 Per ulteriori informazioni, contattare: diwo.bq.com