3D Scanning and Augmented Reality. Multimedia

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Prospero Lelli
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1 and Augmented Reality

2 Di cosa si tratta? Si vuole campionare, attraverso una nuvola di punti (point cloud), la superficie dell oggetto / soggetto. Cosa si fa con la nuvola di punti? (Quali applicazioni) Serve l informazione riguardante il colore? (Serve)

3 Tipologie di 3D- Scanner 3D laser Scanner a triangolazione 3D laser Scanner a tempo di volo 3D Scanner a luce strutturata

4 3D laser Scanner a triangolazione (hardware)

5 3D laser Scanner a triangolazione (metodo) h Z C β P γ d α S Si utilizza il metodo di triangolazione trigonometrica, per determinare la posizione di un punto del soggetto nello spazio, a partire dalla distanza d tra i punti C ed S e conoscendo gli angoli a e β. Matematicamente: Z d = ttt(a) + Z ttt(β) [continua...]

punto del soggetto nello spazio, a partire dalla distanza d tra i punti C ed S

6 3D laser Scanner a triangolazione (metodo) P d = Z ttt(a) + Z ttt(β) Z γ h C β d α S 1 Z = 1 d 1 ttt a + 1 ttt(β) Che per identità trigonometrica si scrive 1 Z = sss (a + β) d sss a sss (β)

7 3D laser Scanner a triangolazione (risultato)

8 3D laser Scanner a tempo di volo (hardware)

9 3D laser Scanner a tempo di volo (metodo) Si basa su un concetto molto semplice: La velocità della luce è una grandezza scalare conosciuta; per questo motivo è possibile sapere quanto tempo impiega un fascio laser a raggiungere la superficie di un oggetto ed essere riflesso indietro verso il sensore. Il tempo impiegato dal fascio di luce (solitamente un fascio laser) raggiungere il punto della superficie dell oggetto ed essere riflesso prende il nome di RTT (acronimo di Round Trip Time)

di un oggetto ed essere riflesso indietro verso il sensore.

10 3D laser Scanner a tempo di volo (metodo) Il RTT è due volte la distanza che separa lo scanner e la superficie dell oggetto. Dato t = RTT e c = km/s è possibile misurare la distanza con la formula d = c t 2 L accuratezza è data dalla precisione con cui si è in grado di misurare il tempo t (es. 3.3 picosecondi è il tempo che impiega la luce a percorrere 1 millimetro). [Jim Morrison]

Dato t = RTT e c = 300000 km/s è possibile misurare la distanza con la formula d = c t 2 L

11 3D laser Scanner a tempo di volo (risultato)

12 Prime considerazioni... Non si può dire che un metodo sia globalmente migliore di un altro... Pro: Triangolazione Estrema accuratezza dei dettagli dell ordine di 10 micrometri Tempo di volo Possono raggiungere distanze dell ordine dei chilometri Contro: Triangolazione Coprono distanze relativamente piccole Tempo di volo Bassa accuratezza e problemi nei punti di edge Per queste ragioni è bene sapere che cosa sia meglio per il proprio scopo

raggiungere distanze dell ordine dei chilometri Contro: Triangolazione Coprono distanze relativamente piccole

13 3D laser Scanner a luce strutturata

14 3D laser Scanner a luce strutturata (hardware)

15 3D laser Scanner a luce strutturata (metodo) Si proietta uno schema (pattern) di luce sul soggetto che viene acquisito in base alla deformazione che subisce la proiezione luminosa. Lo strumento che si occupa di catturare le informazioni sul pattern deformato è un dispositivo di acquisizione video

deformazione che subisce la proiezione luminosa.

16 3D laser Scanner a luce strutturata Qualche domanda... Si conosce un oggetto che usa questo metodo? (Magari lo si ha in casa) Quanto conta l hardware per ottenere un buon risultato? Questo metodo può essere parallelizzato? In termini di qualità e velocità di acquisizione come si comporta?

(Magari lo si ha in casa) Quanto conta l hardware per ottenere un buon

17 3D laser Scanner a luce strutturata

18 3D laser Scanner a luce strutturata ReconstructMe

19 3D Scanner da immagini foto 123D Catch

20 Domande

21 Augmented Reality Per gli amici AR La realtà aumentata è una tecnologia in grado di inserire nell'universo reale che il soggetto percepisce, contenuti multimediali con lo scopo di arricchire il mondo circostante con informazioni digitali sovrapposte agli oggetti reali.

22 Augmented Reality Per gli amici AR ARToolKit Si tratta di una libreria per creare applicazioni di realtà aumentata Sviluppata dal Dr. Hirokazu Kato, attualmente è mantenuta dal Human Interface Technology Laboratory (HIT Lab) nelle università di Washington e Canterbury e ARToolWorks di Seattle. ARToolKit è rilasciata free per uso non commerciale sotto licenza GNU/GPL. Riferimento web -

23 Augmented Reality Per gli amici AR Applicazione 1 di AR Applicazione 2 di AR

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