3D-сканер Occipital Structure Sensor: оцифруй себя (друга, жену, собаку)

А вы знаете, что могут встроить в седьмой «айфон»? Инфа, конечно, не 100%, но внутри нового смартфона Apple с достаточно высокой степенью вероятности может появиться что-то вроде 3D-сканера. Впрочем, если не успеют встроить такой сенсор в «семерку», что ж, значит будет в iPhone 8.

Почему в этом есть легкая уверенность? Помимо роста интереса к 3D-печати, которая, как известно, идет рука об руку с 3D-сканированием, есть и другие свидетельства. Например, вы наверняка слышали про такую компанию как PrimeSense? Это именно ее специалисты разработали в свое время железо для Kinect. А вы помните, кто купил PrimeSense в конце 2013 года за каких-то $350 млн?

Впрочем, что мы все об Apple, да об Apple? Они еще даже 3D-сканер не удосужились встроить в свои устройства. Вот и приходится компаниям вроде Occipital делать все за разленившихся резидентов деревни Купертино (сарказм!).


Пусть их Structure Sensor и выглядит как высокотехнологичный нарост на спине у iPad, зато это устройство действительно работает, что нам удалось проверить на себе. Кстати, внутри 3D-сканера имеется инфракрасный сенсор от PrimeSense. Но это так, к слову.

По древней легенде, в конце две тысячи одиннадцатого года сотрудники Occipital дружно решили сделать Kinect мобильным. Чем и занимались потом в течение полутора лет. Осенью 2013-го компания запланировала собрать деньги на проект Structure Sensor с помощью «Кикстартера» — и сорвала куш в один миллион и почти триста тысяч долларов США. Первую партию устройств разослали еще в начале 2014 года, а теперь этот сенсор можно при желании купить и на просторах Необъятной.

Внутри Structure Sensor — инфракрасный лазер, расписывающий все вокруг узором из невидимых точек, инфракрасный сенсор, инфракрасная подсветка и вполне обычный аккумулятор — устройство автономное, работает от одной зарядки 3-4 часа и 1000 часов может находиться в режиме ожидания.

Рабочее расстояние: 40 см — 3,5 м
Точность: 1% от рабочего расстояния
Разрешение: VGA (640x480) / QVGA (320x240)
Частота кадров: 30 / 60 кадров/с
Угол обзора: горизонталь — 58˚, вертикаль — 45˚
Батарея: работа — 3-4 ч, ожидание — 1000 ч
Рабочая температура — 0-35° C
Размеры, вес: 119,2x27,9x29 мм, 95 г
Цена: 20 000 руб.

Сам сенсор прикручивается с помощью четырех шурупов к планке, которая затем цепляется на iPad. После этого сканер и планшет соединяются через специальный кабель. Кстати, на сегодняшний день Occipital официально поддерживает «айпады» 4-го поколения, iPad Air и iPad mini с дисплеем Retina — для каждого из них есть своя крепежная планка. В перспективе — все гаджеты Apple, имеющие разъем Lightning.

А вот пользователей Android просят не беспокоится. Шутка! Occipital продвигает идею с опенсорсными драйверами, раздает пакет для разработки ПО, поддерживает открытые CAD-спецификации и отдельно продает «хакерский кабель» — иными словами, всячески поощряет энтузиастов, способных создавать свои уникальные приложения на других платформах.

Если вам интересен механизм действия Structure Sensor. Устройство использует структурированное освещение — инфракрасный лазерный источник наносит особый невидимый точечный узор на объекты, находящиеся перед сканером. Одновременно, инфракрасный сенсор регистрирует искажения узора в VGA-разрешении — когда вы перемещаете айпад, 3D-сканер создает карту глубин для сцены и объектов внутри нее.

Переходим к самому интересному. На сегодня в App Store можно найти несколько бесплатных приложений, разработанных в стенах Occipital, а также одну действительно крутую программу от российской — да, вы не ослышались — компании Itseez.

Начнем с простейшего. Все приложения от Occipital так или иначе предназначены для демонстрации возможностей их сканера. Например, основное приложение — Structure — создает визуализацию в трех режимах — инфракрасном, с отображением глубины сцены, и комбинированном, когда изображение, полученное с камеры айпада, объединяется с искусственной раскраской в зависимости от расстояния до объектов.

Есть вариант, демонстрирующий игровой потенциал гаджета. Запустив приложение Fetch, можно погонять кота-скейтбордиста за желтым мячом. Для начала нужно отсканировать пространство вокруг — реальный мир станет частью виртуальной игровой сцены. Кота затем можно двигать в заданных пределах, огибая препятствия.

Приложение Scanner помогает отсканировать объект, а затем просмотреть его в разных режимах или отослать 3D-файл по почте (форматы PLY или OBJ). Room Capture — то же, что и Scanner, но оптимизированный для сканирования помещений. Кстати, если с объектами все получается довольно просто — при перемещении вокруг них поверхность будущей 3D-модели заливается серым — то для получения более-менее приемлемого результата при сканировании помещения придется попотеть (в последнем случае мы бы рекомендовали использовать штатив).

Программы Calibrator и Viewer — это вспомогательные утилиты, которые можно без зазрения совести пропустить (Calibrator помогает настроить точность наложения изображения с камеры планшета и сканера, а Viewer выводит на экран iPad три видеопотока и весьма напоминает приложение Structure, описанное выше) — и перейти к программе от нижегородской компании Itseez. Для начала нам пришлось проявить смекалку. Крепежная планка у тестового образца подходила только под iPad mini, а силенок имеющегося экземпляра не хватало для работы с Itseez3D… В общем, скотч малярный, скотч двухсторонний вкупе с iPad Air сотворили чудо!

Приложение может работать в двух режимах — сканирование объектов или человека. С одной стороны — все просто: для отделения объекта от фона необходимо разложить вокруг журналы или газеты, а затем, ориентируясь на индикатор выполнения задания, обойти объект вокруг, периодически фиксируя планшет с закрепленным сканером в пространстве (именно в эти моменты планшет-сканер делает очередной «снимок», который тут же отправляется на обработку). С другой — без определенных навыков может получиться что-то вроде аннигилированного утюга (см. ниже). Но уже спустя час тренировок все выглядело гораздо лучше (см. еще ниже).

Отсканировать человека — Itseez3D делает то, что видеооператоры называют «молочным» планом — несколько проще. Например, здесь не нужно обкладывать объект печатной продукцией — достаточно чтоб программа распознала лицо снимаемого, а затем поймать его в зеленую рамку. Плавно обходим (без фиксации) объект по кругу, не забываем снять макушку — затем полученную 3D-модель нужно отрендерить на серверах компании. А потом — можно хвастаться перед друзьями, прокручивая получившийся объект на экране планшета или ноутбука. Или распечатать себя любимого на 3D-принтере.

По итогам двухдневного ковыряния Structure Sensor скажем честно: для простых пользователей, это игрушка на два дня. А вот если вы разработчик, верящий в торжество технологий, если вы, какой-нибудь трендсеттер, ну или хотя бы купили 3D-принтер по дешевке, то Structure Sensor обязательно должен пополнить ваш гаджет-арсенал. Как ни крути, но этот девайс, несмотря на множество глюков и небольшой ассортимент приложений, отлично демонстрирует то, что может стать реальным завтра. А это дорогого стоит.

PS Видеоиллюстрация описанного выше — ролик «3D-сканер Structure Sensor: оцифруй (друга, жену, собаку)» на нашем YouTube-канале Geek to the Future

PPS Собаку (в заголовке) мы приплели ради красного словца — живого пса вы, конечно, сможете отсканировать, но результаты, скорее всего, получатся весьма непредсказуемыми — вряд ли животное сможет просидеть без движения 20-30 секунд…

Источник: geektimes.ru/company/gttf/blog/241082/