PC: avec Windows 2000/XP/Vista/7 (32 ou 64 bit) et Microsoft.NET Framework 2.0 ou supérieur

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1 Surce : ( Etape 01 : Fabricatin Il existe de nmbreuses méthdes pur la mesure sans cntact de surfaces, et la recnstructin d'bjets 3D, mais le plus suvent, elles requièrent des équipements cmplexes et cûteux. Malgré une augmentatin très rapide de l'ffre de slutin perfrmantes en terme de matériel et de lgiciels, il existe une grande demande pur des alternatives lw cst. David est une de ces slutins écnmiques pur l'acquisitin de dnnées 3D. Les seuls matériels requis snt: un simple pinteur laser du cmmerce, et une web-cam, u une caméra standard en niveaux de gris. Cnfiguratin hardware Requise PC: avec Windws 2000/XP/Vista/7 (32 u 64 bit) et Micrsft.NET Framewrk 2.0 u supérieur Laser: N'imprte quelle surce qui crée une ligne la plus fine et lumineuse pssible. Un niveau laser à 10 eurs, truvé dans en grande surface de briclage puvant faire l'affaire. Camera: Le scanner fnctinne avec une Web-cam écnmique, même si bien sur, de meilleurs résultats snt btenus avec une caméra haut de gamme. La culeur n'est nécessaire, que si vus suhaitez btenir des textures clrées. Parfis, de meilleurs résultats peuvent être btenus avec une caméra nir et blanc. La caméra dit fnctinner avec des drivers WDM. Calibratin Crner: Un calibratin crner est nécessaire pur la calibratin de la caméra, et cmme structure d'arrière plan pendant le scan. Il cnsiste en deux murs / plans psitinnés avec un angle de précisément 90. Pur la calibratin de la caméra, vus truverez des grilles de calibratins ( calibratin pattern ) dans le répertire d'installatin de DAVID, grilles qui divent être imprimées et cllées sur les murs / plans. Ntice de cnstructin Les étapes suivantes mntrent cmment cnfectinner vtre calibratin crner. Cet exemple est réalisé avec deux feuilles de plastique blanc rigide, du ruban adhésif, et une impressin de la grille de calibratin( chisie parmi les différents fichiers Calibpints.pdf furnis avec le sft DAVID ). En thérie, il est pssible d'agrandir u de diminuer à vlnté l'échelle de la grille de calibratin lrs de l'impressin pur adapter au sujet à digitaliser. Mesurer précisément la lngueur du repère scale sur l'impressin. Cette dnnée vus sera réclamée durant le prcessus de calibratin de la caméra.

2 Décuper l'impressin très précisément sur la ligne fine, repérée par un symble de ciseaux. Au final, il est imprtant que les brds décupés des deux parties, se psitinnent précisément brd à brd. Cller les impressins sur les plans, de manière à ce que lrsque ils snt psitinnés à 90, les brds décupés se tuchent très précisément brd a brd. Il est pssible d'utiliser du ruban adhésif ( mat, éviter le brillant ), mais après quelques jurs d'utilisatin, le papier risque de se gndler. Il est dnc préférable d'utiliser de l'adhésif duble face fin pur une meilleure lngévité. Utiliser un bjet parfaitement rectangulaire pur psitinner les deux plans à un angle précis de 90. Les lignes grises du système de crdnnées, en bas de l'angle divent être ajustées parfaitement l'une en face de l'autre. Le repère duble, dit être psitinné dans le champ de la caméra, dans l'angle en bas à drite!!!! Ces exigences divent être cnservées tut le temps de la calibratin et du scan!!!

3 Vus puvez assembler les plans à l'aide de ruban adhésif, u mieux à l'aide de charnières vissées. Utiliser un angle de murs Alternativement, il est pssible tut simplement d'utiliser l'angle d'une pièce, sus réserve que les murs sient bien plans, que leur angle sit précisément de 90, et permette de psitinner les grilles de repérage de manière à ce que leurs brds s'ajustent parfaitement. Se suvenir que le duble repère dit être dans le cin bas-drit (du champ de la caméra).

4 Etape 02 : Paramétrage Calibratin caméra Télécharger et installer le lgiciel DAVIDlaserScan3D : Avant de scanner des bjets, vus devez calibrer vtre caméra. Les étapes suivantes vnt vus guider dans le menu de calibratin de DAVID: Vérifier que la caméra est cnnectée au PC, et que ses drivers snt crrectement installés. Vtre caméra dit supprter le WDM: Driver de capture vidé pur Windws (par exemple DirectShw Driver). Cliquer sur la liste dérulante du haut, et chisir vtre caméra. Si elle n'apparait pas dans la liste, essayer de la recnnecter,et de réuvrir la liste dérulante.. Après avir chisi une caméra, Il vus sera demandé si vus autrisez DAVID à lire et mdifier les paramètres caméra (descriptin). Cette fnctin amélire beaucup le cnfrt d'utilisatin, en permettant de mémriser et de naviguer parmi différents réglages de caméra: pur la calibratin, le scan, et l'acquisitin de texture. Par cnséquence, cette fnctin dit être activée à mins que l'n ne rencntre des prblèmes. Au final, une nuvelle fenêtre s'uvre, avec l'image live de la caméra. Si le frmat standard de l'image ( par ex la réslutin u le nmbre d'image par secndes (fps) ) ne vus cnviennent pas, vus puvez les changer grâce au butn changer frmat. Psitinner vtre caméra en face du calibratin crner ( vir page démarrage ), de telle manière que les grilles de calibratins sient entièrement visible dans le champ de la caméra. Le principe de calibratin autmatique demande une image avec un grand cntraste ( en général, les repères de calibratin snt nirs sur fnd blanc. si vus utilisez des repères blancs sur fnd smbre, utiliser la fnctin impressin négative ). Pur btenir un cntraste adéquat, vus devez ajuster les réglages caméra ( en cliquant le butn réglages caméra, et/u en ajutant une surce de lumière). Une image ptimale dit ressembler à ceci:

5 A cté des 25 repères de calibratin, il ne dit pas y avir dans le champ de la caméra, d'autres bjets (znes de l'image) trp smbres. Généralement, vus puvez sauter le pint a) OPTIONNEL: utiliser la gmme pur amélirer vtre image de calibratin. Si le mde autmatique échue, regarder le message d'erreur. Suvent DAVID truve trp de repères de calibratin. Vus puvez facilement aider DAVID en utilisant le mde Gmme. Utiliser alrs le butn de gauche de la suris, pur nettyer l'image de la caméra des faux repères ( znes smbre de l'image). Vus puvez rétablir avec le butn de drite. L'image cidessus mntre une image nn ptimum, u l'utilisateur a effacé des znes smbres (blanc brillant). b) AVANCÉ : Mde calibratin manuelle (pas recmmandé) Si vus avez un envirnnement très difficile, u même le mde gmme est sans aide, vus puvez définir vus même les psitins des repères. Sélectinner le mde manuel. Utiliser la suris pur définir les pints de calibratin: Butn gauche suris: sélectinner un repère (clic) u déplacer le repère sélectinné (clic+maintien). Butn drit de la suris: ajuter un nuveau repère (derrière le repère sélectinné). Butn central de la suris: Retire le repère sélectinné.

6 L'rdre (0-24) est très imprtant! il dit être identique à celui de l'image suivante: Vus devez psitinner précisément les pints au centre de chaque repère. 2. Assurez vus que l'échelle d'impressin de vtre grille de calibratin est crrecte. La valeur entrée dans la case échelle (mm) et la distance relevée entre deux repère de calibratin dit crrespndre exactement. 3. Cliquer la butn Calibratin caméra. Si la calibratin est réussie, vus devez vir des petites crix ruges dans l'image live, qui matérialisent le centre des repères de calibratin: Si la calibratin échue, d'abrd essayer de réajuster les réglages caméra (uverture, expsitin, cnditins d'éclairage ). Utiliser le mde gmme pur nettyer les znes sales afin que les 25 repères sient les seules znes smbres de l'image. (vir étapes 4 et 5). Le message d'échec de la calibratin devrait vus aider à truver le prblème. 4. Cliquer le butn Suivant pur passer à:menu scan.

7 Etape 03 : Scanner Après avir calibré la caméra (vir Calibratin caméra) vus puvez cmmencer à scanner. Les étapes suivantes vus guiderns dans le bite de dialgue scan de DAVID: 1. Placer l'bjet que vus vulez scanner entre la caméra, et le calibratin crner (prche du calibratin crner). Il dit être visible au centre du champ de la caméra. La calibratin crner dit être visible à drite et à gauche de l'image: 2. Mettre en rute le laser, et le pinter sur la scène. Ajuster les paramètres de la caméra (uverture, expsitin), la psitin du laser, et les cnditins d'éclairage de la pièce, de manière à ce que la ligne laser sit claire, brillante et visible, alrs que le reste de l'image est le plus smbre pssible:

8 En utre, il est imprtant de décnnecter tus les mdes autmatiques d'améliratin d'image de la caméra (cmme aut-expsitin, gain aut, balance des blancs aut ). 3. Les cnditins d'éclairage de la pièce ne divent pas changer significativement à partir de maintenant! 4. Eteindre le laser (u tut au mins le pinter à l'extérieur de la scène), puis presser Démarrer! 5. Allumer le laser, le prendre à la main, puis scanner la pièce, en la balayant avec la ligne laser: 6. Quelques pints très imprtants: la ligne laser dit être visible sur le calibratin crner à la drite et à la gauche de l'image, et sur l'bjet au centre, EN MÊME TEMPS. La distance entre la caméra et le plan du laser (c'est à dire l'angle de triangulatin) dit être aussi élevé que pssible pur une bnne précisin. Sinn, vus aurez un message ANGLE D'INTERSECTION TROP FAIBLE Suivant vs réglage d'expsitin sur la caméra, vus serez peut être bligé de limiter vtre vitesse de balayage laser. Dans la fenêtre résultat de scan, vus puvez à tut mment visualiser quelle parties du sujet vus avez scanné, et u vus devez balayer de nuveau:

9 La culeur des pixels dans cette vue est définie autmatiquement; elle symblise la distance entre la surface crrespndante et la caméra! Cette distance sera aussi affichée dans la barre d'état de la fenêtre résultat de scan quand vus déplacez le pinteur de la suris sur la vue (bas de la vue, value, en mm). Vus puvez scanner autant de fis et aussi lngtemps que vus le désirez. Thériquement, vus puvez déplacer manuellement vtre laser auturs de la pièce, cmme vus le désirez, mais pratiquement, les meilleurs résultats snt btenus en gardant la même psitin, et en le faisant juste pivter. dans la plupart des cas, il est inutile de scanner TOUS les pixels de l'bjet (vir image suivante pur un résultat de scan suffisant )

10 7. Après le scan, dans la plupart des cas, il est utile d'utiliser les filtres de lissage et d'interplatin, en cliquant les butns crrespndants. L'effet de ces filtre peut ne pas apparaitre immédiatement dans la fenêtre résultat du scan, mais ce sera le cas dés que vus rafraichirez l'image (vir étape suivante). Si vus n'êtes pas satisfait du résultat, vus puvez à n'imprte quel mment annuler les étapes de filtrage, et dnc restaurer le scan initial afin de puvir retester d'autre réglages. 8. Pur vir u updater l'bjet scanné, cliquer sur le butn Mntrer 3D. Dans la vue 3D, utiliser le butn de drite de la suris pur faire pivter l'bjet. On peut aussi utiliser le butn de gauche et la mlette pur zmer la vue. Presser F1 pur btenir une liste des tuches de fnctin.

11 9. Vus puvez cntinuer a scanner indéfiniment, u recmmencer en pressant la tuche Effacer 10. quand vus êtes satisfait du résultat, vus puvez exprter vs dnnée de scan dans un fichier.obj, en cliquant la tuche Enregistrer. L'extensin Wavefrnt.OBJ est un frmat standard de maillage, recnnu par un grand nmbre d'applicatins 3D. Les crdnnées des nœuds, et la liste des triangles snt stckés dans un fichier full text. (Si vus désirez un frmat différent, il est aisé de cnvertir un fichier OBJ à l'aides d'utils gratuits disp sur le net). Texturer vtre bjet Pur btenir une texture de haute qualité, vus devrez prendre garde a maintenir un éclairage unifrme. Le plus adapté étant un éclairage diffus, ne causant pas de réflexins, ni nuances, ni mbres sur la scène. Ces cnditins remplies, vus puvez mémriser un sht de la caméra en cliquant le butn Acquérir, et l'utiliser pur texturer vtre scan 3D (c'est à dire le clrer). Si vus vulez visualiser le résultat, il faut réuvrir la vue 3D en cliquant Afficher 3D. DAVID sauve les crdnnées de texture dans le fichier.obj. Ces crdnnées de texture sernt utilisées par les lgiciels 3D tiers, pur mapper l'image caméra sur l'bjet. A chaque fis que vus sauvegardez le fichier, DAVID vus demandera si vus vulez u nn sauver aussi la texture. La texture sera enregistrée sur le même nm que le fichier.obj, mais avec l'extensin.bmp. Alternative au laser: la ligne d'mbre Au lieu d'utiliser une ligne laser, c'est a dire prjeter une ligne lumineuse sur un bjet, vus puvez aussi prjeter une ligne smbre: utilisez une surce d'éclairage très lumineuse pintée sur le sujet, et déplacez par exemple une crde entre les deux, de manière a prjeter une fine ligne d'mbre sur le sujet ( la crde u autre, ne dit pas être directement visible dans le champ de la caméra. Pur utiliser cette fnctin, vus devez sélectinner Fine ligne d'mbre dans la bite de dialgue scan Il est très imprtant que la ligne sit vraiment drite et aussi nette que pssible. Il faut dnc une lumière pnctuelle u a faisceau parallèle: par exemple redressée par une lentille.

12 Etape 04 : Traitement Shape Fusin DAVID-Shapefusin permet un alignement aisé, et la cmbinaisn de scans 3D issus de différents pints de vue. C'est bien plus qu'un simple util d'assemblage, car il cmbine: Un util de suppressin des vecteurs islés simple d'empli et paramétrable, Un util autmatique u semi autmatique d'alignement, Un util de fusin de surface et de texture, avec réductin de bruit, peu sensible au vecteurs islés Le résultat est un maillage (triangles) lissé, texturé sur 360 de vtre mdèle 3D riginal. Les étapes suivantes, vnt vus guider au travers du menu de fusin de DAVID: 1. Premièrement, vus devez ajuter à la liste d'entrée, un u plusieurs scans de vtre mdèle, en cliquant sur le butn ajuter : Alternativement, vus puvez remplir cette liste en utilisant la fnctin Transférer vs résultats de scan du menu Scan Laser 3D. 2. Après avir ajuté vs scans dans la liste d'entrée, vus puvez utiliser la fnctin rdnner pur les aligner côtes à côtes:

13 3. En activant u désactivant les cases à ccher de la liste des nms, vus puvez envyer les scans dans la vue 3D. 4. Si vus le suhaitez, vus puvez nettyer vs scans avec l'outil de nettyage manuel. A cette ccasin, vus purrez supprimer sélectivement les prtins de surface qui ne snt pas utiles pur les étapes suivantes d'alignement! 5. L'étape suivante est l'alignement des scans. Presser le butn aligner pur uvrir la bite de dialgue Alignement de DAVID Shape-fusin: Dans ce menu vus puvez chisir parmi 6 mde d'assemblage par paire différents: 'Rtatin libre', 'Rtatin auturs de l'axe X', 'Rtatin auturs de l'axe Y', Rtatin auturs de l'axe Z', 'Alignement manuel', 'Alignement fin seul'. Avec le mde Rtatin libre, l'rdinateur va réaliser un alignement grssier deux scans à la fis, sans aucune cntrainte gémétrique ni en rtatin, ni en translatin. Plus précisément, le lgiciel recherche la psitin relative des deux scans qui maximise la surface de cntact. Cette maximisatin de la surface de cntact sans cntrainte marche dans la plupart des situatins, mais pas tujurs. Les 3 mdes suivants snt relativement similaires aux précédents, sauf que la psitin relative est cntrainte. Par exemple, le mde 'Rtatin auturs de l'axe Y' cnsidère que vtre bjet a été mis en rtatin auturs d'un axe parallèle à l'axe Y du système de crdnnées (l'axe des Y est l'axe vertical quand vus utilisez DAVID pur scanner) et qu'il n'a pas nn plus été translaté suivant cet axe Y. Le centre de rtatin reste lui, nn cntraint, ce qui signifie que vus n'avez pas

14 besin d'une table rtative précise, mais simplement de pivter vtre bjet manuellement. Après avir chisi le mde d'alignement, la bite de dialgue alignement va vus guider pur la suite des pératins. 6. Dans le cas de ntre buste de Beethven, nus avns fait turner le buste auturs de l'axe Y, et dnc chisi le mde 'Rtatin auturs de l'axe Y'. 7. L'étape 1 de la bite de dialgue alignement nus demande de cliquer sur le scan que nus vulns aligner. après avir cliqué, une bite ruge apparaitra auturs du scan chisi: 8. Cliquer sur le secnd scan que vus suhaitez aligner au premier l'alignement grssier démarre. Après quelque secndes; les scans snt alignés:

15 9. Répéter cette prcédure pur tus les autres scans. Après cela, vtre mdèle dit ressembler à ceci: Nter que l'alignement de surface dit être très précis, pur btenir des résultats crrects lrs de l'pératin de fusin. Un alignement précis est caractérisé par de nmbreux pints d'interpénétratin des surfaces (la culeur des surfaces imbriquées dit scintiller lrsque vus turnez l'bjet dans la vue 3D). 10. Si l'alignement n'a pas fnctinné de manière satisfaisante, réessayer une autre fis. Cmme la méthde est basée sur un algrithme aléatire, il y a de frte chance pur que cela fnctinne au deuxième u trisième essai. Si cela n'a pas slutinné le prblème, vus puvez utiliser le mde alignement manuel, u vus puvez faire un alignement manuel des scans dans la vue 3D (déplacer/pivter les scans avec les butns gauche/drit de la suris, tut en maintenant la tuche CTRL enfncée) et utiliser le mde alignement fin seul. Le mde alignement manuel vus permet de spécifier au mins tris paires de pints de crrespndance qui sernt en cntact après alignement: Dans certains cas, il peut être difficile de truver tris pints de cïncidence précis. Dans ces cas, il est très utile de s'aider de la texture de l'bjet ( vir dernier de Scan Laser 3D pur des infrmatins sur la méthde d'acquisitin de texture ). DAVID-Shapefusin charge et affiche la texture lrsque vus ajutez un scan texturé. Si la texture n'apprte pas de pints identifiables supplémentaires, vus puvez cller des repères pers sur l'bjet avant d'acquérir la texture.

16 11. Après quelques étapes d'alignement, cela peut être une bnne idée de gruper deux u plusieurs scans alignés. Sélectinnez les scans désirés dans la liste de sélectin (presser et maintenir la tuche CTRL tut en cliquant dans la liste)puis cliquer gruper. Ceci vus permet de gruper vs scans ensembles, et de les utiliser cmme un scan unitaire. Par exemple, pur ntre exemple Beethven, nus avns grupé les tris premiers scan, juste avant d'aligner le dernier. De cette manière le dernier scan est aligné avec tus les autres scans, et nn seulement avec le premier et le trisième. Pur dégruper des scans, sélectinner dans la liste avec le butn de drite de la suris, puis cliquer dégruper. 12. Si nécessaire, vus puvez nettyer vs scans des surfaces nn désirées avec l'outil de nettyage manuel. 13. Après avir nettyé et aligné précisément les scans, n peut passer à la fusin des maillages. Presser simplement le butn Fusinner et attendre quelques secndes u minutes pur visualiser le résultat. David n'inclura pas dans la fusin les scans invisibles (ceux qui ne snt pas désélectinnés dans la liste). 14. Le résultat dépend frtement des paramètres appelés: 'Réslutin', 'Lissage', 'Suppressin'. Nus vus recmmandns par cnséquent d'essayer différents réglages. Cmmencer avec une faible réslutin (par ex 100), car à ce niveau de finesse, la fusin est plus tlérante envers les alignements imprécis, le bruit et les segments islés. Une haute réslutin signifie un temps de calcul plus élevé, et des maillages plus impsants (plus de triangles). Si vtre fusin est truée et mal fermée à une haute réslutin, vus devez augmenter le niveau du paramètre lissage. De même, démarrer avec un réglage de lissage bas, et augmenter pas à pas jusqu'à un résultat satisfaisant. 15. Depuis la versin 1.5 de DAVID-Shapefusin, nus avns implémenté une autre méthde de fusin: pissn, qui a certains avantages par rapprt à la méthde simple : Pas besin de régler Lissage et Suppressin, Tus les trus snt buchés, le mdèle btenu est fermé, étanche, Meilleur traitement des angles vifs Une plus grande rbustesse en cas de bruit, et de scans mal alignés. quelque incnvénients mineurs tutefis: un temps de traitement plus élevé, et un léger flu sur les détails fins à is nmbre de facettes. 16. Si vus utilisez la méthde de fusin simple, vus puvez cliquer sur Réduire plusieurs fis successivement pur éliminer les brds mal nettyés

17 17. Si vs scans pssèdent des textures, celles-ci sernt aussi fusinnées. Les znes de surface sans texture (par ex les trus rebuchés par la méthde pissn) sernt clrées en rse. 18. Si nécessaire, vus puvez aussi nettyer le scan fusinné, à l'aide de l'outil de nettyage manuel. 19. Le butn Enregistrer uvre une bite de dialgue qui vus permet de chisir parmi divers frmat de fichiers:*.obj, *.PLY, et *.STL. Vus puvez chisir de sauver vte résultat de fusin, u vs scans 3D alignés et filtrés. Attentin, la fnctin de sauvegarde n'est pas activée dans la versin d'essai gratuite de DAVID.