3D-сканирование — это процесс получения цифровой трёхмерной модели реального объекта путём измерения его формы, размеров и иногда цвета поверхности. Результатом становится 3D-скан — набор данных, который можно открыть на компьютере, отредактировать или распечатать на 3D-принтере. Сегодня эта технология используется в производстве, медицине, архитектуре и даже в работе с фигурой человека.

Принцип работы 3D-сканера

В основе любого 3D-сканера лежит идея бесконтактного или контактного измерения координат точек на поверхности объекта. Устройство фиксирует тысячи или миллионы таких точек и формирует из них «облако точек» — цифровой каркас будущей 3D-модели. Дальше специальное программное обеспечение соединяет точки в полигональную сетку, накладывает текстуру при необходимости и сглаживает неровности, возникшие из-за шума измерений. Чем плотнее облако точек, тем детальнее получается итоговая модель.

Основные технологии трёхмерного сканирования

Существует несколько способов получить трёхмерное сканирование объекта. Лазерные сканеры посылают луч на поверхность и по времени или углу его возвращения вычисляют расстояние до точки — такой подход хорошо работает для крупных объектов и помещений. Сканеры структурированного света проецируют на объект сетку или полосы света и анализируют их искажение камерами — это даёт высокую точность на небольших и средних предметах, включая человеческое тело. Есть также фотограмметрия, когда 3D-модель строится по серии обычных фотографий с разных ракурсов без специального сканирующего оборудования, и контактные координатно-измерительные машины, применяемые там, где важна предельная точность промышленных деталей.

Как выбрать подходящий способ сканирования

Выбор технологии зависит от размера объекта, требуемой точности и условий съёмки. Для небольших предметов и сложной геометрии чаще подходят сканеры структурированного света — они дают хорошую детализацию за короткое время. Для крупных объектов, зданий или открытых пространств логичнее использовать лазерное сканирование, способное работать на расстоянии. Если важна гибкость и доступность оборудования, выручает фотограмметрия — она требует лишь камеры и времени на обработку, хотя точность и скорость обычно уступают специализированным сканерам. Также стоит учитывать освещение: глянцевые, прозрачные или тёмные поверхности сложнее сканировать, и для них иногда применяют матирующий спрей или другие технологии съёмки.

Точность и сферы применения

Точность 3D-сканирования варьируется от долей миллиметра у промышленных систем до нескольких миллиметров у бюджетных и портативных сканеров — это нормальный разброс, и для большинства задач такой точности достаточно. В машиностроении сканирование применяют для контроля качества деталей и реверс-инжиниринга, в архитектуре и строительстве — для обмеров зданий и создания BIM-моделей, в медицине — для изготовления протезов и ортопедических изделий. Стоимость услуг и оборудования также сильно различается: простой ручной сканер можно купить за сравнительно небольшие деньги, а профессиональные комплексы для промышленности обойдутся в разы дороже, особенно с учётом программного обеспечения и калибровки.

Вывод

3D-сканирование — это способ перевести физический объект в точную цифровую модель, и выбор технологии здесь определяется в первую очередь размером объекта и требованиями к точности, а не модой на конкретное оборудование.

Похожий принцип лежит и в основе 3D-сканирования тела человека: оно позволяет получить точную трёхмерную модель фигуры и затем отслеживать, как меняются объёмы и пропорции тела со временем — например, в рамках тренировок или контроля за здоровьем. Сделать такой 3D-скан можно в сервисе my-3d.ru.