escaneo 3D

El escaneo 3D es el proceso de analizar un objeto o entorno del mundo real para recopilar datos sobre su forma y posiblemente su apariencia (por ejemplo, el color). Los datos recopilados se pueden usar para construir modelos digitales en 3D .

Un escáner 3D puede basarse en muchas tecnologías diferentes, cada una con sus propias limitaciones, ventajas y costos. Todavía existen muchas limitaciones en el tipo de objetos que se pueden digitalizar . Por ejemplo, la tecnología óptica puede encontrar muchas dificultades con objetos oscuros, brillantes, reflectantes o transparentes. Por ejemplo, el escaneo de tomografía computarizada industrial , los escáneres 3D de luz estructurada , LiDAR y los escáneres 3D de tiempo de vuelo se pueden usar para construir modelos digitales en 3D , sin pruebas destructivas .

Los datos 3D recopilados son útiles para una amplia variedad de aplicaciones. Estos dispositivos son ampliamente utilizados por la industria del entretenimiento en la producción de películas y videojuegos, incluida la realidad virtual . Otras aplicaciones comunes de esta tecnología incluyen realidad aumentada , ^[1] captura de movimiento , ^{[2] [3]} reconocimiento de gestos , ^[4] mapeo robótico , ^[5] diseño industrial , órtesis y prótesis , ^[6] ingeniería inversa y creación de prototipos , calidad control /inspección y la digitalizaciónde artefactos culturales. ^[7]

El propósito de un escáner 3D suele ser crear un modelo 3D . Este modelo 3D consta de una malla poligonal o nube de puntos de muestras geométricas en la superficie del sujeto. Estos puntos se pueden usar para extrapolar la forma del sujeto (un proceso llamado reconstrucción ). Si se recopila información de color en cada punto, también se pueden determinar los colores o texturas en la superficie del sujeto.

Los escáneres 3D comparten varios rasgos con las cámaras. Como la mayoría de las cámaras, tienen un campo de visión en forma de cono y, al igual que las cámaras, solo pueden recopilar información sobre superficies que no están ocultas. Mientras que una cámara recopila información de color sobre superficies dentro de su campo de visión , un escáner 3D recopila información de distancia sobre superficies dentro de su campo de visión. La "imagen" producida por un escáner 3D describe la distancia a una superficie en cada punto de la imagen. Esto permite identificar la posición tridimensional de cada punto en la imagen.

En algunas situaciones, un solo escaneo no producirá un modelo completo del sujeto. Los escaneos múltiples, desde diferentes direcciones, suelen ser útiles para obtener información sobre todos los aspectos del sujeto. Estos escaneos deben incorporarse a un sistema de referencia común , un proceso que generalmente se denomina alineación o registro , y luego fusionarse para crear un modelo 3D completo. Todo este proceso, que va desde el mapa de rango único hasta el modelo completo, generalmente se conoce como tubería de escaneo 3D. ^{[8] [9] [10] [11] [12]}

Hacer un modelo 3D de una hebilla de cinturón vikingo utilizando un escáner láser 3D VIUscan de mano.

Escaneo 3D del esqueleto de un rorcual común en el Museo de Historia Natural de Eslovenia (agosto de 2013)

Una máquina de medición por coordenadas con brazos perpendiculares rígidos.

Este escáner lidar se puede usar para escanear edificios, formaciones rocosas, etc., para producir un modelo 3D. El lidar puede apuntar su rayo láser en un amplio rango: su cabeza gira horizontalmente, un espejo voltea verticalmente. El rayo láser se utiliza para medir la distancia al primer objeto en su camino.

Principio de un sensor de triangulación láser. Se muestran dos posiciones de objetos.

Las imágenes tomadas desde múltiples perspectivas, como un conjunto de cámaras fijas, se pueden tomar de un sujeto para una canalización de reconstrucción fotogramétrica para generar una malla 3D o una nube de puntos.

Reconstrucción 3D del cerebro y los globos oculares a partir de imágenes DICOM escaneadas por TC. En esta imagen, las áreas con la densidad del hueso o del aire se hicieron transparentes y los cortes se apilaron en una alineación de espacio libre aproximada. El anillo exterior de material alrededor del cerebro son los tejidos blandos de la piel y los músculos en el exterior del cráneo. Un cuadro negro encierra los cortes para proporcionar el fondo negro. Dado que estas son simplemente imágenes 2D apiladas, cuando se ven de borde, los cortes desaparecen, ya que tienen un grosor cero. Cada escaneo DICOM representa aproximadamente 5 mm de material promediado en una rebanada delgada.

Selfie 3D en escala 1:20 impreso por Shapeways usando impresión a base de yeso, creado por el parque de miniaturas Madurodam a partir de imágenes 2D tomadas en su fotomatón Fantasitron.

Fotomatón Fantasitron 3D en Madurodam