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如何辨別三維掃描儀的模型精度

時間:2021-10-26發布者:道美

什么是彩色點云文件    

大家要想弄清楚什么是彩色點云文件。就須知道點云文件是什么,是怎么來的。  

點云文件是:點云是在同一空間下表達目標空間分布和目標表面特性的海量點的集合。通過專門的三維掃描設備可以輸出點云,其點云文件中的每個點都包括了XYZ軸的三維坐標軸信息。  那么在點云文件中的每個點添加入彩色RBG信息的話,就形成了 彩色點云文件。其常見的格式有VTX,ASC等等。  仔細觀察上面三幅圖,我們可以看出,構成一張人臉的其實是一個個漂浮在空中密密麻麻的點。所以我們大致可以認為,構成一張人臉的點數量越多,所含的信息量越大,那么人臉的精細程度越高, 無論是凹凸感還是色彩。    采用點云掃描的趨勢    眾所周知,由于點云掃描具有精度高,生成文件小,而且易于編輯等特點,在工業上和軍事上用來逆向開發和研究已經有很長的歷史了。但當時采用點云掃描的設備一般都價格不菲,幾十萬的設備僅僅是行業的準入門檻。這幾年,隨著3D行業的異軍突起,三維掃描設備的創新和研發都達到了新的高度。不僅做到了手持,而且同等掃描原理和精度的設備的售價更是做到了十萬元以內。    


多邊形數量與模型精度以及色彩的關系    我們首先將點云文件封裝,通俗點說,就是將所得到的所有點,有規律的連起來,使之變成面。這樣可以進行更有層次的強化與修改。 所以點云中點的多少,此時直接決定了,封裝后多邊形面的多少。          

我們首先來討論多邊形數量與模型精度的關系。所以我們先將色彩隱藏起來。此時我們可以清晰的看到,當多邊形數量在130W左右時,人體的輪廓,如眼皮,嘴巴,耳朵等五官輪廓信息已經完全體現出來,凹凸感比較明顯??梢砸谎劬头直娉鑫骞俚奈恢?。 那么下面我們將多邊形的數量簡化到10W??纯磿l生什么……          

結果如上面2張圖。當多邊形的數量急劇降低后,模型的精度同樣開始下降。人物的皮膚開始出現大塊的多邊形,五官這些重要的體貌特征已經變得模糊不清。當我們重新打開模型色彩后,彩色信息也隨之發生了巨大的改變,雙眼已經變得“無神”,衣服的條紋也打起了“馬賽克”……  但是我們不能急于馬上得出結論。如果我們此時將,這個僅有10W多邊形數量的模型,利用軟件人為增加多邊形數量,會發生什么事呢?          

結果有點讓人費解。隨著多邊形數量的增多,模型的精度似乎并沒有回到應有的水平。五官仍舊模糊不清,皮膚的紋路仍非常粗糙,同時,色彩也沒有隨著多邊形數量的增加,而變得清晰。那么為什么會產生這樣的結果呢?  其實原因并不復雜。多邊形數量的多少,是決定模型精度和色彩飽滿的一個非常重要的因素。舉個通俗的例子來說,A和B兩人去整容,A口袋里有100W,B口袋里只有10W。2個人同時去做眼睛,A可以拿出20W來做,而B卻只能拿出2W來做。自然A做出更好的效果,而B就捉襟見肘了。         

在初始就擁有別的多邊形數量,是模型精度的基石。但不是全部。 再拿A和B兩個人來舉例。A是白富美,自己本身就有很好的底子,多邊形數量龐大,五官清晰,皮膚光滑,可謂天生麗質。不用怎么修飾就可以達到的效果。 

而B,不僅基礎太好,多邊形數量少,本身五官輪廓都很模糊,試問,僅僅通過提高多邊形數量,就想達到的效果,怎么可能?         

那么顏色與多邊形數量是怎么樣的關系呢?    很簡單,我們把多邊形的數量比喻成房間,而把構成色彩信息的像素比喻成人。 入住到房間中去, 就相當于像素在對多邊形上的附著。當房間多,人少的時候,人們很容易選擇自己想住的房間,或根據采集到的點云信息來分配哪個人住哪個房間,那么此時,每個像素都可以找到自己應該附著的位置。 相反,如果像素高,但是多邊形數量少。這個時候問題就大了,房間少,人多,那么必然會發生幾個人要同住一個房間,也就是一個多邊形同時要有幾個像素來附著,這樣像素之間就產生了互相干擾,所以所表現出來的顏色質量反而大打折扣了……         

綜上所述    

決定模型細節的關鍵    

1. 首先是多邊形的數量,這個是一切數據的基礎,沒有充足的多邊形數量,其他一切都變得不和諧。    

2. 多邊形數量的多少,與初始輪廓感沒有直接的聯系。產生輪廓感的,不是多邊形的數量,而是輸出設備所應用的硬件掃描原理,如點掃描,面掃描等,和軟件算法來決定的。這里就涉及到更深的系統匹配工程和適應輸出工程,與本主題無關,就不再這里詳細討論了。    

3. 色彩與多邊形數量關系比較大,多邊形數量不足的,色彩像素再多,想要附著到多邊形上,難度很大,也于事無補??蛇h觀而不可褻玩。    另外,諷刺一下國產的一些山寨手機廠家,只是一味的宣傳自己手機的像素是1300W的,而實際硬件就只有300w,搞個軟件把照片放大到1300w, 這樣有意思嗎?硬件都達不到,還軟件虛擬放大有啥用?1300w照出來,還沒有iSight 500W的清晰,飽滿……

未來,三維掃描儀還將在工業訂制小批量、多規格的時代中嶄露頭角……

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