اسکنر سه بعدی برای اجسام ثابت

اسکنر سه بعدی برای اجسام ثابت

طراحی و پیاده‌سازی اسکنر سه بعدی برای اجسام ثابت

اسکنرهای سه بعدی، دستگاه‌هایی هستند که برای ایجاد مدل سه‌بعدی کامپیوتری از یک جسم ثابت به کار می‌روند؛ به‌ طوری که پس از انجام اسکن سه‌بعدی، می‌توان شکل و ابعاد آن جسم را به طور دقیق- بسته به نوع و دقت اسکنر مورد استفاده، در اختیار داشت. امروزه اسکنرهای سه‌‌بعدی در صنایع و بسیاری از حوزه‌های علوم و پزشکی کاربردهای وسیعی پیدا کرده‌اند و در کاربردهایی همچون مهندسی‌معکوس، ساخت پروتزهای دندانی و میراث فرهنگی ظاهر می‌شوند. با توجه به اهمیت پارامترهایی همچون دقت، سرعت، راحتی کار با دستگاه، هزینه و تماس یا عدم تماس با جسم مورد اسکن، اسکنرها طبقه بندی می‌شوند و از معروف‌ترین و ارزان‌ترین آن‌ها می‌توان به اسکنر سه‌بعدی نورساخت یافته، اشاره کرد، که در آن برای اسکن جسم، از یک دوربین و یک پروژکتور استفاده و با تابش الگوهایی بر روی جسم، آن را اسکن می‌کنند. در این تحقیق، این نوع از اسکنرها، پیاده‌سازی شده است و از آن برای اسکن اجسام ثابت همچون کف پا، استفاده خواهد شد. این اسکنر، برای اسکن یک جسم، سه مرحله‌ی عمده دارد که عبارتند از: کالیبراسیون دوربین و پروژکتور،جمع‌آوری داده و بازسازی ابرِنقاط. مرحله‌ی کالیبراسیون به عنوان یک گلوگاه در اسکنرها تلقی می‌شود که در آن بایستی رابطه‌‌ی نگاشت نقاط سه‌بعدی به صفحه‌ی دوبعدی دوربین و بالعکس در پروژکتور، استخراج شود؛ خطاهای کوچک در این مرحله، می‌توانند خطاهای بزرگی را در مدل کامپیوتری جسم ایجاد کنند. لذا این مرحله نیاز به صرف وقت و هزینه‌ی بیش‌تری دارد تا دقت آن را افزایش دهیم. در این تحقیق، استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی الهام گرفته از طبیعت به خصوص الگوریتم بهینه‌سازی مهاجرت پرندگان، در کنار روش‌های عددی، برای حل معادلات کالیبراسیون و افزایش دقت این مرحله، پیشنهاد شده و نتایج جالبی به دست آمده‌است. همچنین، پارامترهای محیطی و تأثیرگذار در دقت و کیفیت اسکن سه‌بعدی، بررسی‌شده و راه کارهایی پیشنهاد شده‌است که می‌تواند، مدل مطلوب و دقیق جسم را در کامپیوتر بازسازی نماید.

دانلود متن کامل