Horus: Guida a post della nuvola di punti

GUIDA A POST-ELABORAZIONE
DELLA NUVOLA DI PUNTI
GUIDA A POST-ELABORAZIONE DELLA NUVOLA DI PUNTI
Indice
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3 Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
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GUIDA A POST-ELABORAZIONE DELLA NUVOLA DI PUNTI
Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Introduzione a MeshLab1
MeshLab è uno strumento avanzato di elaborazione di trame 3D e un sistema software molto
utilizzato in campi più tecnici di sviluppo 3D e gestione di dati. MeshLab è un software libero e
open source, sotto licenza GNU (GPL). Viene utilizzato come un programma completo e come
biblioteca per altri software.
MeshLab è stato sviluppato dal centro di ricerca ISTI-CNR; inizialmente, MeshLab è stato
creato nel 2005 all’Università di Pisa come lavoro di fine corso. Si tratta di un sistema orientato
alla trasformazione di modelli 3D non strutturati tipici presenti nella digitalizzazione in 3D di
tubazioni. MeshLab è orientato alla gestione e all’elaborazione di grandi mesh non strutturate,
e fornisce un insieme di strumenti per la modifica, la pulizia, la riparazione, il controllo, la
rappresentazione e la conversazione di questo tipo di mesh.
I filtri di pulizia automatica di mesh includono: eliminazione di duplicati, vertici senza riferimenti,
spigoli non multipli, superfici e vertici nulli. Gli strumenti di creazione mesh si basano sulla misura
dell’errore quadratico medio, sulle superfici di suddivisione e sugli algoritmi di ricostruzione della
superficie delle nuvole di punti a seconda della tecnica “ball-pivoting” e sull’ottica di ricostruzione
della superficie di Poisson. Per l’eliminazione di rumore, MeshLab possiede vari tipi di filtri di
attenuazione e strumenti di analisi e visualizzazione della curva e include uno strumento per la
registrazione di mappe di distribuzione multiple basate sul punto più vicino tramite un algoritmo
iterativo. MeshLab include, inoltre, un sistema interagente che consente di cambiare in modo
interattivo il colore di una mesh per definire selezioni e attenuare direttamente caratteristiche
provocate dal rumore.
MeshLab è disponibile per la maggior parte delle piattaforme, tra cui Windows, Linux, Mac OS
X, e, con funzionalità ridotte, iOS e Android. Il sistema è compatibile con i seguenti formati, sia in
ingresso che in uscita: PLY, STL, OFF, OBJ, 3DS, VRML 2.0, U3D, X3D e COLLADA.
MeshLab consente inoltre di importare nuvole di punti ricostruite usando Photosynth.
Aprire file PLY in MeshLab
Aprire la nuvola di punti in MeshLab. Questa nuvola di punti è contraddistinta dall’estensione
“.ply”.
Aprire MeshLab: nella schermata principale dell’applicazione è possibile vedere un menu nella
parte superiore, al di sotto del quale c’è una barra delle applicazioni e, infine, un visualizzatore
3D che occupa la maggior parte della finestra.
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1 Introduzione a MeshLab http://en.wikipedia.org/wiki/MeshLab (27 febbraio 2015)
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Importare file Mesh: File > Importa Mesh (File > Import Mesh).
Scegliere il modello di punti (.ply): nella finestra Importa Mesh selezionare il file della nuvola di
punti che si desidera importare e premere il pulsante Apri.
Il software di scansione Horus salva, per impostazione predefinita, le nuvole di punti come file
in formato “.ply”.
Visualizzazione della nuvola di punti: una volta importato il file, viene visualizzata in 3D la
rappresentazione nello spazio di tale nuvola.
Se la nuvola di punti è il risultato di una scansione con texture, la nuvola di punti appare con i
colori di tale scansione.
Se, al contrario, è il risultato di una scansione senza texture, vengono mostrati tutti i punti del
colore scelto al momento della scansione.
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Pulizia della nuvola di punti
È possibile che la nuvola di punti non sia perfetta e contenga punti di rumore o, semplicemente,
punti che non si desidera che facciano parte del modello finale. MeshLab consente di selezionare
ed eliminare punti della nuvola.
Strumento Seleziona vertici: nella barra delle applicazioni superiore c’è lo strumento Seleziona
vertici (Select vertex) che consente di selezionare punti situati in uno spazio a tre dimensioni con
un rettangolo, che è una figura a due dimensioni.
Selezionare i vertici: è possibile aggiungere più punti alla selezione premendo il tasto Control
e mantenendo premuto, mentre si muove il pulsante sinistro del mouse. Assieme al cursore
appare il simbolo “+”.
È possibile deselezionare i punti selezionati in precedenza premendo il tasto Shift e mantenendolo
premuto mentre si muove il pulsante sinistro del mouse. Assieme al cursore apparirà il simbolo
“-”. Mantenendo premuto il pulsante sinistro del mouse e muovendo il cursore sulla schermata, è
possibile selezionare i vertici. I vertici selezionati sono mostrati in colore rosso.
Dopo aver selezionato i vertici che si desidera eliminare, rilasciare il pulsante sinistro del mouse.
Eliminare i vertici non desiderati: dopo aver selezionato i vertici che si desidera eliminare,
premere su Elimina vertici selezionati (Delete Selected Vertex) situato sulla barra degli strumenti.
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Nuvola di punti pulita: è importante che la nuvola di punti che si desidera ricostruire non contenga
molto rumore. L’algoritmo di ricostruzione filtra una parte del rumore, ma, se la nube ha molti punti
che non appartengono al modello, il risultato della ricostruzione può non essere preciso.
Elaborazione della nuvola di punti
Per elaborare una nuvola di punti è necessario creare le normali dell’oggetto:
Menu di calcolo delle normali: Filtri > Normali, Curvature e Distorsione > Calcola normali per
gruppi di punti (Filters > Normals, Curvatures and Distortion > Compute normals for point sets).
Finestra di calcolo delle normali: in questa finestra occorre modificare il valore Numero vicini
(Neighbour number) che rappresenta il numero di punti vicini che occorre avere per calcolare la
normale.
Si consiglia di utilizzare 10, 50 e 100 come valore iniziale. È possibile che occorra modificare
questo valore successivamente. Si consiglia di mantenere il resto dei valori predefiniti.
Dopo aver modificato il parametro, premere il pulsante Applica (Apply). Il programma impiega
alcuni secondi per calcolare le normali. Terminata l’operazione, premere il pulsante Chiudi (Close).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Mostrare le normali: in generale, le migliori ricostruzioni si ottengono quando il senso delle
normali è rivolto verso l’esterno dell’oggetto.
Per visualizzare le normali, premere sulla scheda Render > Mostra Normali/Curvatura (Render >
Show Normals/Curvature).
Per nasconderle, premere di nuovo sulla stessa scheda.
Visualizzare le normali: le normali appaiono rappresentate da linee blu sulla superficie della
nuvola di punti.
Non sempre tutte le normali sono rivolte verso l’esterno dell’oggetto. La geometria, la densità
della nuvola e il numero di vicini scelto durante il calcolo delle normali influiscono su questo
risultato.
Qualora le normali non siano rivolte verso l’esterno dell’oggetto, è consigliabile ricalcolare le
normali variando il numero di vicini fino a ottenere un risultato valido.
Ricostruzione dell’oggetto a partire dalla nuvola
di punti
A partire dalle normali generate nella sezione precedente, procedere alla ricostruzione
dell’oggetto.
Menu filtro di ricostruzione: Filtri > Remesh, Semplificazione e Ricostruzione > Ricostruzione di
superficie: Poisson (Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Surface Reconstruction:
Poisson).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Finestra del filtro di ricostruzione: in questa finestra è possibile modificare il valore degli Ottanti
(Octree Depth) e Divisione della soluzione (Solver Divide).
Le configurazioni consigliate per questi parametri sono valori compresi tra 6 e 12 (se il proprio
computer non è molto potente, si consiglia di fissare il valore massimo a 11). Si consiglia di
conservare il resto dei valori predefiniti.
Nella misura in cui aumenta il valore di queste variabili, aumenta la precisione del modello finale,
ma anche il tempo di elaborazione.
Dopo aver modificato i valori, premere il pulsante Applica (Apply). Il tempo di elaborazione
può andare da alcuni secondi a qualche minuto. È possibile che, durante questo tempo, venga
visualizzata la finestra “Non risponde”. A meno che non appaia una finestra pop-up, non si deve
chiudere la finestra. Il tempo di elaborazione dipende dalle caratteristiche del computer dove è
in esecuzione il programma. Non è consigliabile utilizzare computer con prestazioni basse per
l’elaborazione delle nuvole di punti.
Terminato il processo di ricostruzione, premere il pulsante Chiudi (Close).
Visualizzazione del risultato della ricostruzione
Terminata la ricostruzione, i layer della nuvola di punti e dell’oggetto ricostruito si sovrappongono.
Per visualizzare solamente il risultato della ricostruzione, nascondere il layer della nuvola di punti.
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Finestra di visualizzazione di layer: per mostrare la finestra di visualizzazione di layer premere
su Visualizza > Mostra Finestra di dialogo di layer (View > Show Layer Dialog).
Nascondere layer della nuvola di punti: l’icona con il disegno dell’occhio che si trova sulla sinistra
del nome di ciascun layer serve a mostrare la visibilità di ciascun layer. Premendo su questa icona,
è possibile visualizzarlo o nasconderlo.
Viene nascosto il layer che contiene la nuvola di punti per una miglior visualizzazione della
ricostruzione.
Salvataggio del risultato della ricostruzione
Menu Esporta Mesh: l’opzione per esportare la Mesh si trova in File > Esporta Mesh... (File >
Export Mesh...).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Finestra di esportazione: selezionare l’opzione di esportazione a un file in formato STL, navigare
fino alla cartella dove si desidera salvare il file e premere il pulsante Salva (Save).
La scelta di STL si deve al fatto che è un formato che i programmi di stampa 3D di laminazione
possono aprire correttamente. Se si desidera esportare i file per altri usi, è possibile scegliere
un altro formato.
Unire nuvole di punti con MeshLab
A volte, a causa della geometria dell’oggetto che si scansiona o del numero di laser utilizzati nella
scansione, le nuvole di punti sono incomplete. La soluzione è scansionare di nuovo l’oggetto,
posizionandolo in un’altra posizione della piattaforma o utilizzando un altro laser, e unire poi le
nuvole di punti. Per questo metodo si utilizzano due nuvole di punti, ma è possibile realizzare
questo processo con tutte le nuvole di punti desiderate e il procedimento sarà comunque lo stesso.
Aprire i file “.ply” corrispondenti alle nuvole di punti di entrambe le scansioni.
Nel visualizzatore di layer (Ctrl + L), selezionare un layer e calcolare le relative normali. Dopo aver
terminato il processo, fare la stessa cosa con l’altro layer. Verificare graficamente (visualizzando
le normali di ciascun layer) che i calcoli siano corretti.
Strumento Allinea: lo strumento Allinea (Align) si trova nel menu Modifica (Edit).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Pannello Allinea: nel pannello dello strumento Allinea premere sul primo layer e poi sul pulsante
Incolla Mesh qui (Glue Here Mesh). Questa azione fissa la prima nuvola di punti nello spazio.
Successivamente, selezionare il secondo layer e premere il pulsante Incolla a seconda dei punti
(Point Based Glueing), che apre una nuova finestra dello strumento.
In questa finestra, è possibile orientare le nuvole di punti per rendere più semplice l’allineamento
dei punti. Di seguito, selezionare almeno tre punti di una delle nuvole di punti e i corrispondenti
punti nell’altra nuvola. La selezione si realizza facendo doppio clic col tasto destro del mouse
sulla nuvola di punti.
I punti selezionati appaiono numerati, in maniera tale da non lasciare spazio ad errori. Qualora
si selezioni un punto non valido, premere il pulsante Cancella (Cancel) e riaprire questa finestra,
dato che non esiste l’opzione Annulla.
Dopo aver selezionato i punti corrispondenti in entrambe le nuvole premere il pulsante OK.
Verificare che, dopo il passo precedente, le nuvole di punti siano allineate. Nel caso in cui non
siano ben allineate, ripetere il passo precedente fino a che non lo sono.
Per completare l’allineamento, premere il pulsante Elabora (Process).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Visualizzazione delle nuvole di punti allineate: è possibile verificare a occhio nudo il risultato
dell’allineamento: i dettagli migliorano e la mancanza di punti si corregge.
Unire nuvole di punti
Le nuvole di punti allineate nel passo precedente non sono unite, ma sono nuvole di punti diverse.
È necessario unire le due nuvole per ricostruire l’oggetto.
Menu Unire layer
Unire layer visibili: lo strumento per unire i layer visibili si trova nella scheda Filtri > Layer Mesh
> Unire layer visibili (Filters > Mesh Layer > Flatten Visible Layers).
Finestra Unire layer visibili: in questa finestra, selezionare l’opzione Mantenere vertici non
referenziati (Keep unreferenced vertices).
E premere il pulsante Applica (Apply).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Il risultato dell’unione delle nuvole di punti è una nuova nuvola di punti con migliore risoluzione.
Dopo aver unito i layer conviene ricalcolare le normali della nuova nuvola di punti. Per ottenere
il modello ricostruito, procedere nello stesso modo descritto in precedenza.
Attenuare risultati della ricostruzione
Quando si ricostruiscono oggetti a partire da una nuvola di punti può accadere che il risultato
non sia completamente preciso. La mancanza di punti interessa la ricostruzione e non sempre si
può risolvere unendo varie nuvole di punti.
Un esempio di questo tipo di oggetti può essere l’oggetto utilizzato nelle prime sezioni: la base
dell’oggetto non può essere scansionata (poiché si appoggia su essa) e la parte superiore non ha
abbastanza punti a causa della sua geometria.
Tuttavia, l’algoritmo di ricostruzione cerca sempre di chiudere le superfici, per ottenere una
superficie chiusa.
Parte superiore prima della ricostruzione
Parte inferiore prima della ricostruzione
Parte superiore dopo la ricostruzione
Parte inferiore dopo la ricostruzione
Come si può osservare, il processo di ricostruzione ha chiuso la parte superiore e la parte
inferiore, ma il risultato è migliorabile.
Per migliorare questo risultato, è possibile applicare filtri di attenuazione alle zone che sono
state ricostruite male.
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Strumento di selezione di superfici: questo strumento funziona come quello di Selezione di
vertici, con l’unica differenza che questo seleziona superfici.
Selezione di superfici errata: come per l’altro strumento, premere il tasto destro del mouse e
muovere il cursore per selezionare le superfici che si desidera attenuare.
È importante ricordare che non serve selezionare solo le superfici che si vedono, ma anche quelle
che si trovano dentro il rettangolo e non sono visibili dalla prospettiva attuale.
Per deselezionare le superfici che sono state selezionate ma che non si desidera modificare,
premere di nuovo sullo strumento di Selezione di superfici nella barra delle applicazioni, con il
tasto sinistro del mouse. Cambiare la posizione dell’oggetto per visualizzare le superfici che
si desidera selezionare. Quando l’oggetto si trova nella posizione desiderata, premere un’altra
volta sullo strumento di selezione di superfici. Durante questo processo, le superfici selezionate
in precedenza hanno mantenuto la selezione. Infine, premere il tasto Shift mentre si sposta il
cursore sulle superfici che non si desidera modificare.
Quando sono selezionate solo le superfici che si desidera attenuare, premere sullo strumento
Selezione di superfici. Le superfici restano selezionate.
Menu Filtro di attenuazione: alle superfici selezionate viene applicato il filtro Attenuazione
Taubin (Taubin Smooth), che si trova nella scheda Filtri > Attenuazione, Fairing e Deformazione >
Attenuazione Taubin (Filters > Smoothing, Fairing and Deformation > Taubin Smooth).
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Ricostruzione della nuvola di punti con MeshLab
Filtro di attenuazione Taubin: nella finestra del Filtro di attenuazione Taubin è possibile
modificare vari parametri.
Si consiglia di attivare la casella Anteprima (Preview) per vedere in tempo reale l’effetto delle
modifiche dei parametri sull’oggetto.
Si consiglia di mantenere il valore predefinito di Lamda. Nell’esempio è stato modificato il
parametro Mu e i Passi di attenuazione (Smoothing Steps).
A seconda dell’errore delle superfici realizzato nella ricostruzione, i parametri saranno diversi,
per cui si consiglia di provare con valori differenti fino a ottenere quello adeguato.
Dopo aver regolato i parametri desiderati, premere il pulsante Applica (Apply).
Il risultato dell’applicazione del filtro di attenuazione è notevole. Applicare il filtro di attenuazione
a tutte le superfici di un oggetto provoca una diminuzione di dettagli, per cui è importante
applicarlo unicamente alle superfici errate.
Parte superiore dopo l’applicazione
del filtro di attenuazione
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Parte inferiore dopo l’applicazione
del filtro di attenuazione
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
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Ricostruzione della nuvola di punti con
CloudCompare
Introduzione a CloudCompare2
CloudCompare è un programma di elaborazione di nuvole di punti (come quelle ottenute con
uno scanner 3D). Elabora anche mesh triangolari e immagini calibrate.
Questo software è stato creato durante una collaborazione tra Telecom ParisTech e la divisione
I+S dell’EDF; il progetto CloudCompare è cominciato nel 2003 con la tesi di dottorato di
Daniel Girardeau-Montaut sul Rilevamento di modifiche in dati geometrici in 3D. A quel
tempo, l’obiettivo principale era rilevare rapidamente modifiche nelle nuvole di punti ad alta
densità acquisiti con scanner laser in installazioni industriali (come le centrali elettriche) o in
siti di costruzione. Successivamente, si è evoluto come software più generale e avanzato di
elaborazione di dati 3D. Adesso è un progetto open source indipendente e un software libero.
ClodCompare fornisce un insieme di strumenti di base per editing e rendering di nuvole di
punti e mesh triangolari. Offre, inoltre, vari algoritmi di elaborazione avanzati, per portare a
termine operazioni come: proiezioni, registrazioni, calcoli di distanza, statistiche, segmentazione
o valutazione di caratteristiche geometriche.
CloudCompare è disponibile in piattaforme Windows, Linux e Mac OS X, sia per architetture a
32 bit sia per quelle a 64 bit. È sviluppato in C ++ con Qt.
Aprire file PLY in CloudCompare
Aprire la nuvola di punti in CloudCompare che avrà l’estensione “.ply”.
Aprire CloudCompare: nella schermata principale, è presente un menu nella parte superiore,
una barra delle applicazioni sotto, una barra degli strumenti sulla sinistra, una console nella parte
inferiore e, infine, un visualizzatore 3D.
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2 Introduzione a CloudCompare http://en.wikipedia.org/wiki/CloudCompare (27 febbraio 2015)
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Importare file Mesh: aprire un file in File > Apri (File > Open).
Scegliere il modello di punti (.ply): nella finestra Apri è possibile selezionare il file della nuvola
di punti che si desidera elaborare. Dopo averlo selezionato, premere Apri.
Il software di scansione Horus salva, per impostazione predefinita, le nuvole di punti come file
informato “.ply”, per cui occorre selezionare questo tipo di file nel menu a discesa.
Proprietà per file “.ply”: questa finestra appare quando viene aperto un file “.ply” che mostra
opzioni di configurazione avanzate. Si consiglia di mantenere i valori predefiniti. Per continuare
con l’apertura del file, premere Applica (Apply).
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Visualizzazione della nuvola di punti: dopo aver importato il file della nuvola di punti, è possibile
vedere nel visualizzatore 3D la rappresentazione nello spazio di tale nuvola.
Se la nuvola di punti è il risultato di una scansione con texture, verrà visualizzata la nuvola di
punti con i colori di tale scansione.
Se, al contrario, è il risultato di una scansione senza texture, verranno mostrati tutti i punti del
colore scelto al momento della scansione.
Pulizia della nuvola di punti
È possibile che la nuvola di punti non sia perfetta o contenga punti di rumore o, semplicemente,
punti che non si desidera che facciano parte del modello finale. CloudCompare consente di
selezionare ed eliminare punti della nuvola.
Strumento Segmenta: il primo passo per pulire la nuvola di punti è selezionare il layer che la
contiene. Per fare ciò, premere sul layer con il soprannome Cloud nell’albero dei file situato nella
parte laterale sinistra.
Di seguito, premere sul pulsante Segmenta (Segment) situata nella barra delle applicazioni.
Questo strumento consente di selezionare punti situati in uno spazio a tre dimensioni con un
poligono, che è una figura a due dimensioni. Come? Si può pensare a questo strumento come a
una scatola in cui sia possibile modificare una delle superfici, che seleziona dalla parte anteriore
fino al fondo tutti i punti che si trovino all’interno di essa.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Pausa e posizione: in certe occasioni, i punti che si desidera eliminare non sono visibili dal punto
di vista iniziale. Lo strumento Segmenta è composto da varie azioni: Pausa (Pause), Seleziona
(Selection), Segmenta verso l’interno (Segment in), Segmenta verso l’esterno (Segment Out), Annulla
(Clear segmentation), Conferma segmentazione (Confirm segmentation), Conferma e cancella punti
nascosti (Confirm and delete hidden points) e Cancella (Cancel).
L’azione Pausa permette di orientare la nuvola di punti liberamente, senza selezionare alcun
punto. Una volta che la nuvola è nella posizione desiderata, premere di nuovo l’azione Pausa per
cominciare la selezione dei punti.
Segmentazione verso l’esterno: l’azione Seleziona permette di selezionare i punti con l’aiuto di
un poligono in cui si marcano i vertici, oppure con l’aiuto di un rettangolo in cui si definiscono i lati.
Per utilizzare la Selezione poligonale fare dapprima clic con il tasto sinistro del mouse nel punto
in cui si desidera collocare il primo vertice, e poi fare clic dove si desidera collocare il secondo
vertice, e via di seguito. Quando si è definito il poligono di selezione, premere il tasto destro del
mouse. Di seguito, premere una delle azioni di segmentazione.
Ci sono due tipi di segmentazione: Verso l’esterno o Verso l’interno.
La segmentazione verso l’esterno mantiene visibili i punti che non sono dentro al poligono di
selezione e sposta quelli che si trovano dentro a un altro layer nascosto.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Segmentazione verso l’interno: al contrario, la Segmentazione verso l’interno mantiene visibili
i punti che si trovano dentro al poligono di selezione e sposta quelli che si trovano al di fuori di
un altro layer nascosto.
Pulizia di nuvola di punti: premendo sull’azione di segmentazione, i punti non desiderati non
saranno più visualizzati.
Per terminare la segmentazione, sono possibili due opzioni. La prima è premere su Cancella punti
nascosti: questa azione eliminerà i punti selezionati in precedenza e che sono nascosti.
La seconda opzione è premere sull’azione Conferma segmentazione: questa azione separerà in
differenti layer i punti non desiderati e quelli che si desidera mantenere.
Eliminare layer di punti non desiderati: nel caso in cui sia stato selezionata l’opzione Conferma
segmentazione, si consiglia di eliminare il layer di punti non desiderati. Per fare ciò, premere sul
layer che li contiene e, di seguito, premere con il tasto destro del mouse sul layer stesso. Nel
menu a discesa premere su Elimina (Delete).
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Risultato della pulizia della nuvola di punti: dopo aver pulito la nuvola di punti, è possibile
osservare come gli spigoli gialli della scatola che contiene la nuvola di punti siano molto più
regolabili che all’inizio.
È importante realizzare la pulizia della nuvola di punti, se si desidera ottenere i migliori risultati.
Elaborazione della nuvola di punti
Per elaborare una nuvola di punti è necessario creare le normali dell’oggetto:
Menu di calcolo delle normali: il primo passo è selezionare il layer che contiene la nuvola di punti
di cui si desidera calcolare le normali.
Di seguito, premere sulla scheda Modifica > Normali > Calcola (Edit > Normals > Compute).
Finestra di calcolo delle normali: in questa finestra occorre modificare il parametro
dell’orientamento. Si consiglia di utilizzare l’orientamento Barycenter e mantenere il resto dei valori
predefiniti.
Dopo aver modificato il parametro, premere il pulsante Applica (Apply). Il programma impiega
alcuni secondi per calcolare le normali. Terminata l’operazione, premere il pulsante Chiudi (Close).
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Mostrare le normali: per impostazioni predefinite, la visualizzazione delle normali è attivata. In
caso contrario, è possibile farlo premendo con il tasto destro sul layer di cui si sono calcolate le
normali e facendo clic sulla scheda Mostra Normali (Toggle normals). Per nasconderle, premere
di nuovo sulla stessa scheda.
Per una ricostruzione corretta, le normali devono essere rivolte verso l’esterno del componente,
ovvero: l’oggetto si vedrà in colore nero (il colore delle normali). Se l’esterno dell’oggetto non è
di colore nero, ma l’interno sì, significa che le normali sono state calcolate al rovescio.
Nelle prove realizzate, viene scelto Barycenter come parametro di orientamento, le normali
rispetto a zxvc sono sempre state calcolate verso l’esterno dell’oggetto. Tuttavia, nel caso in cui
siano calcolate a rovescio, possono essere invertire premendo sulla scheda Modifica > Normali
> Inverti (Edit > Normals > Invert).
Ricostruzione dell’oggetto a partire dalla nuvola
di punti
A partire delle normali generate nella sezione precedente, si procede alla ricostruzione
dell’oggetto.
Menu strumento di ricostruzione: lo strumento di ricostruzione della nuvola di punti è
situato nella scheda Pluggins > Ricostruzione di Superficie Poisson (Pluggins > Poison Surface
Reconstruction).
Premendo su questa scheda si apre la finestra dello strumento.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Finestra dello strumento di ricostruzione: in questa finestra è possibile modificare il valore di
Ottanti (Octree depth).
Le configurazioni consigliate per questo parametro sono valori compresi tra 6 e 12 (se il
proprio computer non è molto potente si consiglia fissare il valore massimo a 11). Si consiglia di
consercare il resto dei valori predefiniti.
Nella misura in cui il aumenta valore di questa variabile, aumenta la precisione del modello finale,
ma anche il tempo di elaborazione.
Dopo aver modificato questo valore, premere il pulsante OK. Il tempo di elaborazione può
variare da alcuni secondi fino a qualche minuto e dipende dalle caratteristiche del computer
dove è in esecuzione il programma. Si sconsiglia di utilizzare computer con specifiche basse per
l’elaborazione della nuvola di punti.
Importare i colori della nuvola di punti nella ricostruzione: dopo aver terminato il processo di
ricostruzione, appare una finestra che chiede se si desidera o meno importare i colori della nuvola
di punti durante la ricostruzione.
Nel caso in cui si sia realizzata una scansione con texture, o una senza texture, e si desideri, al
tempo stesso, conservare il colore della nuvola di punti, premere il pulsante Sí (Yes). Il processo di
importazione del colore può tardare da qualche secondo fino a qualche minuto, a seconda della
quantità di punti della nuvola e delle caratteristiche del computer in cui avviene l’elaborazione.
Nel caso in cui non si desideri importare il colore, premere il pulsante No.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Salvataggio del risultato della ricostruzione
Menu Salva: per salvare il risultato della ricostruzione è importante selezionare il layer segnato
come Mesh. Di seguito, premere sulla scheda File > Salva (File > Save).
Finestra di salvataggio: selezionare l’opzione Esporta a un file in formato STL, navigare nella
finestra fino alla cartella dove si desidera salvare il file e premere il pulsante Salva.
Scegliere STL perché è un formato di file che i programmi di stampa 3D di laminazione possono
aprire correttamente. Se si desidera esportare il file per altri usi, è possibile scegliere il formato
più conveniente.
Unire nuvole di punti con CloudCompare
A volte, a causa della geometria dell’oggetto che si scansiona o al numero di laser utilizzati
durante la scansione, le nuvole di punti sono incomplete. La soluzione a questo problema è
scansionare nuovamente l’oggetto posizionandolo in un’altra posizione della piattaforma o
utilizzando un altro laser, e unire poi le nuvole di punti. Per spiegare questo metodo si utilizzano
due nuvole di punti, ma questo processo può realizzarsi con tutte le nuvole di punti desiderate
e il processo è sempre lo stesso.
Aprire i file “.ply” corrispondenti alle nuvole di punti di entrambe le scansioni.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Strumento Allinea: selezionare i layer che si desidera allineare e premere sullo strumento Allinea
(Align), che si trova sulla barra delle applicazioni.
Dopo aver premuto sullo strumento, appare una finestra che mostra il layer che si considera di
riferimento (colore giallo) e quello che si deve allineare (colore rosso).
Premere il pulsante Cambia (Swap), se si desidera invertire i ruoli dei layer. Il layer che si considera
come riferimento sarà quello da allineare e viceversa.
Premendo il pulsante OK, si continuerà con l’allineamento dei layer.
Selezione di punti nel layer da allineare: in questa finestra è possibile orientare le nuvole di punti
per rendere più semplice l’allineamento di punti.
Di seguito, selezionare almeno quattro punti di una delle nuvole di punti nel layer che si
desidera allineare. Essendo sovrapposte, si consiglia di deselezionare la casella “Mostra nuvola
di riferimento” per nasconderla e poter così selezionare meglio i punti.
Per selezionare un punto della nuvola, fare clic sul punto che si desidera selezionare. Nel caso in
cui si desideri deselezionare qualche punto, premere sul pulsante marcato con una X alla destra
delle coordinate del punto.
I punti sono accompagnati da una lettera e un numero. La lettera “A” indica che è un punto
appartenente al layer che si desidera allineare e il numero indica l’ordine in cui sono stati
selezionati i punti.
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GUIDA A POST-ELABORAZIONE DELLA NUVOLA DI PUNTI
Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Selezione di punti nel layer di riferimento: quando sono stati selezionati i punti del layer che
si desidera allineare con il layer di riferimento, selezionare i punti corrispondenti nel layer di
riferimento.
Per selezionare i punti nel layer di riferimento conviene nascondere l’altro layer, è probabile che
sia necessario mostrarla di quando in quando per ricordare dove erano situati i punti in questo
layer.
L’ordine in cui si selezionano i punti è molto importante; selezionare i punti nello stesso ordine.
Per ottenere buoni risultati è importante assicurare che si selezionino punti molto simili in
entrambi i layer.
Come nell’altro layer, i punti selezionati sono accompagnati da una lettera e da un numero. La
lettera “R” indica che è un punto appartenente al layer di riferimento e il numero indica l’ordine
in cui i punti sono stati selezionati.
Dopo aver selezionato i punti in entrambi i layer, premere il pulsante Conferma.
Informazioni sull’allineamento: appare una finestra pop-up con informazioni sul processo di
allineamento delle nuvole. Per continuare, premere il pulsante OK.
Visualizzazione del risultato di allineamento: a occhio nudo si osserva che la nuvola di punti
risultante dall’allineamento è più densa e, pertanto, il risultato di ricostruzione è più preciso.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Unire nuvole di punti: sebbene le nuvole siano allineate, ancora non sono unite. Per unire
entrambe le nuvole è necessario selezionarle e poi premere su: Modifica > Unisci (Edit > Merge).
In questo modo, si possono calcolare già le normali e ricostruire l’oggetto, come spiegato in
precedenza.
Stampare risultati della ricostruzione
Esiste un inconveniente all’ora di elaborare nuvole di punti in CloudCompare: in generale, il
programma non chiude gli oggetti. Nell’esempio del totem, dopo aver ricostruito le parti
superiore e inferiore, queste sono aperte e l’oggetto è vuoto all’interno.
Questo inconveniente può causare problemi al momento di stampare il modello 3D, dato che
il programma potrebbe riconoscere l’oggetto come un cilindro vuoto e stampare solo le pareti.
Di seguito viene mostrato, per il software di laminazione e stampa Cura, come risolvere questo
inconveniente.
Eseguire Cura: questa è la finestra principale che mostra il programma Cura. Consiste in un
menu situato nella parte superiore, un pannello con quattro schede nella parte laterale sinistra
e un visualizzatore 3D che occupa gran parte della finestra.
Aprire modello 3D: per aprire un modello 3D, premere sulla scheda File > Apri modello da file...
(File > Load model file...).
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Finestra Apri modello: in questa finestra è possibile navigare per le directory e selezionare il
modello 3D che si desidera stampare.
Dopo averlo selezionato, premere il pulsante Apri (Open).
Visualizzazione del modello: una volta aperto, il modello 3D appare nel visualizzatore 3D del
programma. Si può cambiare l’orientamento mantenendo premuto il tasto destro del mouse e
lo zoom con l’aiuto della rotella del mouse.
Da questa visualizzazione è possibile osservare che il nostro modello 3D è vuoto.
Visualizzazione dei layer di stampa: a volte, Cura rileva gli oggetti vuoti e li riempie in modo
automatico. Qualora la ricostruzione dell’oggetto abbia lasciato punti all’interno del modello,
questo non sarà riempito in modo automatico.
Il miglior modo di vedere se il modello sarà stampato correttamente è cambiare la visualizzazione
al modo Layer (Layers), dove è possibile visualizzare i layer come saranno stampati dalla
stampante.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Laminazione non corretta: per verificare se Cura è stato riempito o meno in modo automatico,
il modello cambia la visualizzazione e passa alla modalità Layer.
La barra di movimento situata sulla destra rappresenta la visualizzazione del numero di layer.
Scorrendo nella barra è possibile vedere più o meno layer.
Per realizzare la verifica del riempimento dell’oggetto, la cosa ideale è posizionarsi su un layer
intermedio del modello. Il programma può tardare a elaborare i layer. Se quando termina
l’elaborazione il modello appare vuoto, significa che non è stato riempito in modo automatico.
Se, viceversa, appare una mesh all’interno del modello, significa che il modello è stato riempito
automaticamente e si può procedere alla sua stampa.
Nell’immagine di sinistra, appare la laminazione di un modello che non è stato riempito
automaticamente dal programma.
Configurazione Esperta: per risolvere il problema del riempimento del modello, aprire la finestra
Configurazione Esperta.
Per aprire questa finestra, premere sulla scheda Esperto > Apri opzioni esperte (Expert > Open
Expert Settings).
En el último apartado (Fix horrible), por defecto, solo viene marcada la casilla Combinar todo
(Tipo-A), Combine everything (Type-A), para rellenar el modelo por completo también tienes que
marcar la casilla Combinar todo (Tipo-B), Combine everything (Type-B).
Nell’ultima sezione (Fix horrible), per impostazioni predefinite viene spuntata solo la casella
Combina tutto (Tipo-A), Combine everything (Type-A); per riempire completamente il modello
occorre spuntare anche la casella Combina tutto (Tipo-B), Combine everything (Type-B).
Una volta spuntata, premere il pulsante OK.
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Dopo aver generato il
file di stampa (GCode)
è importante riaprire la
Configurazione esperta e
ripristinare le modifiche
realizzate. Diversamente, è
possibile che in laminazioni
successive appaiano errori e
riempimenti in luoghi in cui
non devono apparire.
Laminazione corretta: per verificare che i cambi realizzati nella Configurazione Esperta risolvano
il problema del riempimento del modello, visualizzare uno dei layer intermedi come fatto in
precedenza.
Nell’immagine a sinistra, viene mostrato il modello perfettamente riempito e pronto per la
stampa.
Menu di salvataggio: infine, per salvare il file di stampa (GCode), premere sulla scheda File >
Salva GCode... (File > Save GCode...).
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Ricostruzione della nuvola di punti con CloudCompare
Finestra di salvataggio: dopo aver premuto sulla scheda appare la finestra di salvataggio. In
questa finestra, è possibile navigare fino alla directory in cui si desidera salvare il file.
Dopo aver nominato il file e scelto la directory dove salvarlo, premere il pulsante Salva (Save).
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Per ulteriori informazioni, contattare:
[email protected]
www.bq.com
diwo.bq.com