3D-Modellierung mit Handscanner für Gesichter

Abbildungsgenauigkeit liegt bei einem Millimeter pro 200 Millimeter Scanstrecke

Die neuseeländische Firma Aranz hat mit Fast Scan einen Laserscanner für Oberflächenkonturen auf der CeBIT 2008 vorgestellt. Damit lassen sich Personen und Gegenstände recht schnell in ein virtuelles 3D-Objekt wandeln. Der Einsatzbereich ist wenig begrenzt: Medizinische Anwendungen sind genauso möglich wie Restaurations- und Forschungsarbeiten oder Kunstprojekte.

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Fast Scan
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Der Laserscanner der Klasse II mit 3,5 mW und einer Wellenlänge von 670 nm wird per USB mit einem Rechner verbunden, der mit mindestens 1 GHz Leistung und 512 MByte Arbeitsspeicher ausgestattet sein sollte. Der Laserscanner sieht aus wie eine Pistole, er wird mit einer Hand in etwa 20 cm Abstand zu der Oberfläche gehalten, die modelliert werden soll. Dann wird wie beim Rasieren Streifen für Streifen des Objekts langsam abgescannt. Will man zum Beispiel einen Kopf aufnehmen, wird um die Stirn ein Referenzband mit Elektroden gelegt. Der Scanner filmt die Oberfläche, dabei setzt er viele kleine Punkte, die zu Trapezen verknüpft werden. Um nun die Wölbung, beispielsweise der Wangen, zu erkennen, hilft das Referenzband. Es gibt nämlich die Krümmung des Lasers in Bezug auf die der abgescannten Oberflächen an.

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Fast Scan
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Die Auflösung beläuft sich auf 0,1 bis 0,5 mm, bei einer Ungenauigkeit von 1 mm auf 200 mm. Mit einem Stylus können Markierungen auf dem Objekt gesetzt werden, die später in dem 3D-Modell sichtbar sind und Hinweise für die Weiterverarbeitung liefern können. Insgesamt dauert das Scannen eines Kopfes nur wenige Minuten.

Ein Projekt, das mit Fast Scan realisiert wurde, besteht im Abscannen von Runensteinen in der Mongolei. Forscher des Smithsonian Institute in den USA haben Stein für Stein abgescannt, um die Bilder für Forschungszwecke an der Uni vorliegen zu haben. Die Steine wurden mit Zelten bedeckt, damit das Sonnenlicht die Scanergebnisse nicht beeinflussen konnte. Die besten Ergebnisse liefert der Scanner übrigens bei leicht abgedunkeltem bis normalem Tageslicht.

Weitere Einsatzgebiete sind zum Beispiel Restaurationsarbeiten von Wand- und Deckendekoren, die sich meanderartig wiederholen. Sind alle Elemente gleich, kann man einen "virtuellen Abdruck" erstellen und diesen zur Verfielfältigung der zu ersetzenden Bausubstanz nutzen. Auch zum Anpassen von Beinprothesen wird die Methode herangezogen, um passgenaue Ersatzkörperteile zu schaffen.

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Fast Scan wird mit einer Bildbearbeitungssoftware ausgeliefert, die unter Windows XP und Vista läuft. Mit der Software lässt sich der eingescannte Körper be- und weiterverarbeiten und anschließend in viele Formate wie zum Beispiel FastSCAN (.fsn), Wavefront (.obj) oder AAOP (.aop, .op3) transferieren, so dass die Daten auch exportiert werden können. Löcher im eingescannten Modell, wie sie typischerweise beim Scannen der Nase auftreten, lassen sich mit der Software durch Berechnung der Oberfläche, wie sie sein müsste, füllen. Dabei nutzt das Programm Schatten, um Ungenauigkeiten zu kaschieren. Die Modelle lassen sich schließlich noch einfärben und gestalten.

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