3D skenovací systém s virtuálními binárními značkami

Abstract

Byl vytvořen funkční prototyp fotogrammetrického skenovacího systému, který využívá virtuálních značek s binárním kódem. Systém je navržen pro laboratorní skenování menších objektů jako např. archeologických, s přesností bodu v poloze do 1 mm. Předností systému je zejména jeho nízká pořizovací cena a modulárnost. Celý systém je založen na použití dataprojektoru, kterým se realizují virtuální značky na skenovaném objektu a digitálního fotoaparátu, který slouží jako sběrná jednotka dat. Virtuální značky na objektu jsou propojeny s výchozí souřadnicovou soustavou pomocí vlícovacích bodů. Klíčovou částí skeneru je generování a posléze identifikace kódů obsažených ve značkách. Vzhledem k tomu, že skenovaný objekt má obecně nepravidelný tvar, je pro každý bod vytvořen unikátní číselný kód, který převedený do dvojkové soustavy vytváří sekvenci jedniček a nul. Pokud je jedničce přiřazena určitá barva a nule jiná, lze ve vysílaném vzoru z dataprojektoru vytvořit posloupnost obrazů jednoznačně identifikující vybrané body. Dekódování se provádí následujícím způsobem: hodnoty jedna a nula jsou přiřazeny ke každému pixelu v pořadí obrázků podle předešlé kalibrace, přičemž tyto hodnoty jsou pak převedeny na čísla v desítkové soustavě. Stejný sled obrázků je vyhotoven z různých stanovisek, identické body zaměřené z různých stanovisek poté mají shodný kód pro vyhodnocení. Podmínkou je, že prvky vnitřní orientace jsou dány a vnější orientace se stanoví výpočtem pomocí vlícovacích bodů, které jsou známé. Výsledkem výpočtu jsou poté prostorové souřadnice virtuálních značek na objektu.

A functional prototype of a photogrammetric scanning system using virtual targets with a binary code was created. The system is designed for laboratory scanning of small objects as e.g. archaeological objects with point accuracy in a position up to 1 mm. An advantage of the system is especially its low purchase price and its modularity. The whole system is based on using a data projector with which virtual targets on the scanned object are realized and on the digital camera serving as a data collecting unit. Virtual targets on the objects are interconnected with a starting system of coordinates by means of photogrammetric points. A key part of the scanner is generation and then identification of codes contained in targets. With respect to the fact that the scanned object is a generally irregular form, a unique numeric code is created for each point; this numeric code converted to binary system creates a sequence of ones and zeros. If a certain colour is assigned to one and another colour is assigned to zero, it is possible to create a sequence of pictures definitely identifying selected points in the figure screened from the data projector. Decoding goes in the following way: values one and zero are assigned to each pixel in sequence of pictures according to the accomplished calibration; these values are then converted to a number in decimal system. The same sequence of pictures is taken from different standpoints, identical points focused from different standpoints have the identical code for evaluation carried out in the same way. Under the condition that elements of inner and outer orientation determined by calculation by means of control points are known, it is further possible to determine space coordinates of points signalized by virtual targets on surface of the scanned object.