Wyścig na megapiksele

 

Każdy kto spotkał się już ze skanerami opartymi o kamerę i projektor zauważył na pewno, że jednym z najczęściej opisujących te systemy parametrów jest rozdzielczość matrycy w kamerze. Jak wiadomo, przy robieniu zdjęć lub kręceniu filmów, rozdzielczość idzie zwykle w parze z jakością obrazu. Czy ta sama zasada dotyczy również skanerów 3D? Kiedy warto zaopatrzyć się w skanery o największej rozdzielczości?

Każdy pojedynczy piksel w kamerze skanera odpowiada za rejestrację jednego punktu pomiarowego. W związku z tym dysponując urządzeniem o rozdzielczości 2 megapiksele jesteśmy w stanie jednym pomiarem zarejestrować 2 miliony punktów. Przy wyższych rozdzielczościach tych punktów będziemy mieli odpowiednio więcej. Czy więcej nie znaczy zazwyczaj lepiej? Z punktu widzenia dokładności odwzorowania to oczywiście każdy dodatkowy punkt jest bardzo przydatny. Ma to jednak potwierdzenie przy obiektach o skomplikowanej geometrii lub przy elementach cienkościennych. Dlaczego?

Aby odzwierciedlić kształt płaskiej powierzchni, bez względu na jej rozmiar, wystarczą cztery punkty – po jednym w każdym z rogów. Tak więc pozostałe nadmiarowe punkty są w rzeczywistości zbędne i faktycznie przez programy obsługujące skanery 3D są one usuwane w procesie tworzenia siatki trójkątów tak aby plik wyjściowy był jak najmniejszy bez utraty jakości.

Co innego gdy obiekt pomiarowy posiada bardziej skomplikowaną strukturę. W takim przypadku im większa gęstość punktowa tym lepiej. Za przykład niech posłużą dane ze skanowania monety systemem

COMET 6 niemieckiej firmy Steinbichler o rozdzielczości 16 megapikseli, który jest obecnie systemem o największej rozdzielczości na rynku. Na pierwszym zdjęciu prezentowany jest skan wykonany z maksymalną rozdzielczością oraz przy zastosowaniu pola widzenia o gęstości punktowej 24 mikrometry. Widać na nim bardzo dużą szczegółowość danych. Sąsiednie zdjęcie natomiast przedstawia ten sam obiekt pomiarowy zmierzony w czterokrotnie mniejszej rozdzielczości (tym samym systemem). Ogólny kształt obiektu został jak najbardziej zachowany jednak widać bardzo wyraźnie że jakość skanu jest o wiele gorsza.

 

moneta1.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

moneta2.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

Drugim przykład przedstawia zagadnienie, kiedy bardzo duża gęstość punktowa nie jest tak naprawdę konieczna. Obiektem badanym był w tym przypadku odlew zaworu kulowego przedstawiony na zdjęciach. Podobnie jak poprzednio skany zostały wykonane również przy użyciu systemu

COMET 6 o rozdzielczościach 16 milionów pikseli oraz 4 miliony pikseli. W stosunku do poprzedniego doświadczenia zmianie uległo jedynie pole widzenia skanera tak aby było lepiej dopasowane do badanego obiektu. Porównując tym razem zdjęcia, również gołym okiem widać różnicę w rozdzielczości. Jest ona jednak związana głównie z fakturą powierzchni co nie przeszkadza w precyzyjnym określeniu średnicy kuli czy innych parametrów geometrycznych. Tak więc w przypadku tego typu obiektów (jeżeli oczywiście faktura powierzchni nie jest przedmiotem zainteresowania) stosowanie skanera 3D o bardzo wysokiej rozdzielczości punktowej nie jest konieczne, a zastosowanie skanera o mniejszej rozdzielczości pozwoli zaoszczędzić zarówno czas (mniej danych do obróbki przez komputer), jak również ograniczyć koszty.

 

 

zawór1.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

zawór2.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Starając się odpowiedzieć na postawione na wstępie pytania - owszem im wyższa rozdzielczość skanera tym lepszą jakość danych w efekcie możemy uzyskać. Jak widać jednak na przykładach, nie zawsze jest ona nam niezbędna. Aby dobrać prawidłowo skaner 3D najlepiej odpowiedzieć sobie na następujące pytania:

1. Jak szczegółowe obiekty mają być przeznaczone do skanowania – kluczowy parametr dotyczący dobrania rozdzielczości punktowej.

2. Jak zróżnicowane gabaryty te obiekty posiadają – bardzo istotne w doborze liczby pól widzenia, ich wielkości oraz rozdzielczości matrycy

3. Jakim budżetem dysponujemy.

Powyższe pytania nie należą do gatunku najłatwiejszych w związku z czym najlepiej jest zwrócić się o pomoc do specjalistów reprezentujących producentów sprzętu, którzy ze swoim doświadczeniem są w stanie dobrać sprzęt idealnie do potrzeb. Jedynym przedstawicielem firmy Steinbichler, której sprzętem wykonane zostały pomiary na potrzeby niniejszego artykułu jest firma EC Test Systems sp. z o.o. z Krakowa.