3D сканування в археології. Особистий досвід, обладнання та інші

32936566

Привіт. Я студент 4-го курсу Іркутського державного технічного університету (ISTU) кафедри автоматизованих систем.
З Я давно займався історією та археологією, а в 2012 році почав займатися саморобним 3D сканером, який випадково бачив режисером ІРСТУ Технопарку, завдяки йому я був в лабораторії археології, палеоекології та життєвих систем народів Північної Азії ІРСТУ (далі – «лабораторія»). А через кілька місяців після того, як я прийшов до лабораторії, перший 3D-сканер, NextEngine, був привезений в канадські археологи з Університету Альберти. Результати сканування, опис інших сканерів, польовий досвід використання обладнання та інших
УВАГА! Шпилери можуть мати багато великих фото.
Всі моделі можна переглянути будь-яким редактором 3D або програмою MeshLab.

Наступна статтяEngine
По суті, з NextEngine розпочалася робота над скануванням археологічних матеріалів.
Збірка та документація NextEngine











Технічні характеристики NextEngine можна знайти тут.

Перший об'єкт, який я сканував на цьому обладнанні, був досить незахищений череп. Враховуючи те, що як це таке, не було розуміння того, як сканування об'єкта і ця робота мала близько місяця, щоб зробити вільний час від навчання.
Варто відзначити, що програмне забезпечення, що поставляється з сканером, вилетіти з невідомих причин і результати не збережені. У цьому випадку ви повинні почати з попереднього збереженого варіанту.

Фотографії процесу сканування черепа на NextEngine









Ми також використовували цей сканер під час викопок на Окошківському похованні в Придніпровському краї, поблизу міста Краснокаменськ.

З тих пір не існує особливих умов у полі, скелет у могильній ямці сканував вночі, перемістивши сканер над похованням. Час сканування становить близько 2 годин. Оскільки сканер не містить вбудованого акумулятора, потужність була надана бензиновим генератором.

Процес сканування скелета вночі







р.







Також було відскановано шматочок котла для виконання процесу сканування в полі.

Процес сканування стін









Приклади результатів сканування:

• Шпилька баранини
• Бронза стінки котла

Висновки:

• Легковаговик, портативний, легко носити
• Дешеві $3K
• Довгий час сканування (3 хвилини з одного боку)
• Програма активується досить проблемно.
• Чи не зрозуміло в яких умовах
• Програма інтуїтивно зрозуміла і має мінімальний набір функцій початкової моделі.

На даний момент ми не використовуємо його в лабораторії.

Цей сканер з'явився в лабораторії у вересні 2012 року. У жовтні постачальників проведено дводенний тренінг з використання цього пристрою. На мій погляд, пристрій є одним з кращих на ринку, але жахливо дорогий (комплект сканера обладнання, 3 комплекти лінз, токарний стіл, штатив, комп'ютерна вартість декількох мільйонів рублів).
Суть набору лінз полягає в тому, що в залежності від розміру об'єкта і обраного об'єктива виходить різна помилка.
Ми зазвичай використовуємо 125 лінз для сканування нуклеї, нальотів, ювелірних виробів, малих кісток та інших невеликих предметів.
Для більших - черепахи, щелепи, судини, кісточки оленя і так далі потрібно використовувати об'єктив "400".
Об'єктив "800" використовувався тільки один раз в моделях сканування статуеток для скульпторів IrSTU.

Фотографії специфікації сканера можна знайти тут.

Процес сканування максимально автоматизований. Сканер має 10 метровий кабель, який з'єднує частину проводів до станції управління, а ще два дроти IEEE1394, які передають дані з камер, підключених до PCI-карти комп'ютера.
Для обробки великої кількості даних потрібен потужний комп'ютер. У нас є 6-ти сидінь з 14 ГБ оперативної пам'яті.
Об'єкти, як правило, скануються за допомогою автоматизованого поворотного столу, який з'єднує через USB на комп'ютер. Програма сканера використовує ключ USB для його роботи. Сканер має ліцензію на один рік.
Програмне забезпечення сканера є досить потужним і охоплює велику кількість завдань.
Також можна змінити кількість полігонів в моделі, перерахувавши дані сканування. Отже, якщо ми скануємо на Preview, а потім нам потрібна більша точність моделі, ми можемо розповісти комп'ютер для редизайну моделі. У разі великої кількості сканувань і необхідної точності результату процес перерахунок може досягати до 6-7 годин або більше з 100% завантаження процесора.

У разі виникнення проблем німецька технічна підтримка може швидко допомогти.
Якщо ви подивитеся на недоліки сканера, то єдиним недоліком є його розміри, які відповідно впливають на можливість перевезення. Вартість також може бути недоліком.

Сканування на Breuckman smartSCAN

• Нудюс від Великої Анко парковки
• Візерунок горщик
• Кістка нога рами
• Вівчарка

Варто відзначити, що деякі сканування надсилаються іншим археологам за кордоном. 3D-моделі баранових кісток з поховання були відправлені в антропологи Канади, а чашку монгольського часу для фахівців Японії.

Faro лазерний сканер фокус 3D Цей сканер призначений для сканування кімнат, будівель, споруд, гірничодобувних робіт тощо. Діапазон сканування до 200-300 метрів. Використовується влітку 2013 року для сканування викопок.
Технічні характеристики можна знайти на сайті виробника. Також, хто цікавиться, ви можете завантажити програмне забезпечення для обробки сканування. Через велику кількість вихідних даних я не покажу результати.

Детальніше про те, як ми використовували його можна знайти в статті, поданій в RAESK 2014, а результати сканування можна знайти в презентації. Для відтворення 3D моделей у PDF файлі потрібно Adobe Reader версії 10 і вище.

Одним з цікавих речей про цей сканер є те, що сканер використовує модифіковану версію GNU/Linux. Сканер має акумулятор, призначений для близько 5 годин роботи. Результати написані на карту пам'яті SD.
Середній час сканування одного рівня щебеню становить 10-15 хвилин.
Результати були оброблені за допомогою Geomagic Studio та Rapidform XOR3.

Насправді, за допомогою Rapidform XOR3, ми обробляємо сканування з інших сканерів, в тому числі брекетмена і nextengin.

Тоді, коли ми пішли на монгольські поселення, ми спробували відсканувати маленьке місто Кокту, але через те, що було багато трави, ми не змогли.
Фото Faro лазерного сканера Focus3D







2365-1976









р.



Цей сканер також був приведений до нас канадськими. Ви можете ознайомитися на офіційному сайті виробника. Я не можу сказати нічого хорошого. З цікавої точки зору дані передається на комп'ютер за допомогою звичайної закрученої пари. Програма вимагає 64-бітних Windows. Єдиний сканер в нашій лабораторії, який не може брати фактуру. Погана програма, в якій нічого не може бути зроблено. Будь-який цікавий може завантажити його з цього посилання. Всі сканування вимагають після обробки в іншій програмі. Якість сканування досить низька з високою вартістю сканера (27К зелених президентів).

У зв'язку з тим, що поступово в лабораторії накопичується багато 3D сканування різних речей і предметів, в рамках курсу / лабораторії я почав розвивати базу даних для публікації всіх цього матеріалу, щоб, можливо, після деякого часу (як тільки перша версія написана, і керівники інформаційних технологій політехнічного університету зроблять третій рівень субдомену, який сказав, що досить проблематично вибити) наші матеріали будуть доступні в Інтернеті.

Проведення питання про інші археологічні лабораторії, які займаються 3D скануванням, ми можемо виключати центр колективного використання Tomsk State University Artefact. Для придбання 3D сканерів, і вже покупка обладнання.
Але якщо ви подивитеся на археологію та 3D сканування в Росії в цілому, це, як правило, робиться ентузієнтами або приваблює різними приватними компаніями, так як в разі печери Денисова в Алтай. Також відомо, що мультимедійний центр НСУ (проваджується з ними, пила, спілкується) за допомогою Девіда лазерного сканера експериментують з 3D скануванням для археологічного музею Новосибірськ.
У разі виникнення іноземних археологів 3D сканування досить розвинене і широко використовується. Прем'єрний приклад цього проекту Смітсонський, який згадується тут багато разів, є 3d.si.edu.

Мій персональний вибір літератури на тему 3D сканування в археології.

Все, що я хотів писати в цій пошті. Якщо хто цікавиться, запитайте в коментарях. У майбутньому, можливо, на запитах у коментарях, якщо є, я можу написати більш докладні статті про будь-які сканери 3D, інформаційні технології в археології та інших суміжних темах.

Дуже дякую.

Джерело: habrahabr.ru/post/223201/