تا به حال نمونه‌های کوچک‌شده‌‌ای از ساختمان‌های معروف را دیده‌اید که موجب تعجب‌تان شود؟! در این پست جزئیاتی از نحوه‌ی اسکن سه‌بعدی ساختمان‌ها را برای‌تان توضیح می‌دهیم.
برای چه اسکن سه‌بعدی می‌کنیم؟
نمونه‌های کوچک از سازه‌های حقیقی گاهی مورد نیاز هستند. برای مثال در بعضی پروژه‌های بازسازی و مرمت، مستندسازی از ابنیه، یا مطالعات باستان‌شناسی ما به این نمونه‌سازی نیاز پیدا می‌کنیم. حالا دو راه پیش روی ماست؛ یکی اینکه همه‌ی ابعاد بنا را به شیوه‌ی سنتی اندازه‌گیری کنیم و راه دیگر نیز، اسکن یک‌جای همه چیز به صورت سه‌بعدی است.
در غالب موارد استفاده از اسکن سه‌بعدی راحت‌تر از این است که همه‌ی پنجره‌ها، راه‌رو‌ها و نماها را جداگانه اندازه بگیریم. بنابراین، ما در این نوشته فرآیند اسکن سه‌بعدی یک ساختمان را به صورت مرحله به مرحله توضیح خواهیم داد.
انواع روش‌های اسکن سه‌بعدی
دو روش اصلی اسکن سه‌بعدی شامل روش‌های موسوم به LIDAR و Photogrammetry هستند.
- LIDAR: این شیوه بیشتر در پروژه‌های طراحی معماری و ساخت استفاده می‌شود. LIDAR مخفف عبارت LIght Detection and Ranging به معنای تشخیص و مرتب‌سازی پرتوهای نور است. یک اسکنر LIDAR از یک لیزر پرقدرت بهره می‌برد که به صورت افقی حرکت کرده و هم‌چنین از یک آینه که پیرامون یک محور عمودی می‌چرخد. با این روش، پرتوهای لیزر محدوده‌ی وسیعی را پوشش می‌دهند و در هر ثانیه هزاران نقطه را اسکن خواهند کرد. این روش که به اسکن سه‌بعدی لیزری هم معروف است، در انتهای فرآیند خود نیاز به رایانه‌هایی قدرت‌مند دارند که بتواند حجم زیادی از داده را ذخیره و مدیریت کنند.
- Photogrammetry: در روش فوتوگرامتری، یک مدل سه‌بعدی از تعداد زیادی تصاویرِ برداشت شده به دست می‌آید. در این روش نیز پس از برداشت تصاویر نیاز به نرم‌افزاری است که داده‌ها را ذخیره و تبدیل به یک مدل سه‌بعدی واقع‌گرا کند.
آیا هر ساختمانی را می‌توان اسکن کرد؟
تقریباً می‌توان گفت که در این روش‌های اسکن سه‌بعدی محدودیتی وجود ندارد. بعضی از اسکنرهای لیزری قادرند که در یک برداشت تا شعاع ۳۵۰ متری را اسکن کنند. این سیستم‌های اسکن لیزری حتی می‌توانند بر یک پهپاد سوار شده و برج‌ها و سازه‌های بسیار بلند را نیز اسکن سه‌بعدی کنند.
در روش فوتوگرامتری، میزان دشواری و محدودیت اسکن سه‌بعدی وابستگی زیادی به تعداد و کیفیت تصاویر مورد نیاز دارد. بهتر است برای برداشت تصاویر در این شیوه از روزهای غیرآفتابی اجتناب شود، چراکه وجود سایه در تصاویر می‌تواند نرم‌افزار را به دردسر بیندازد. در روش فوتوگرامتری نیز برای برداشت نقاط دور از دست‌رس می‌توان از سوار کردن دوربین بر یک پهپاد استفاده کرد.
کاربردهای اسکن سه‌بعدی
همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، اسکن سه‌بعدی به طور عمده در طراحی معماری و ساخت‌وساز استفاده می‌شود. این تکنولوژی می‌تواند در پروژه‌های بازسازی و مرمت با جمع‌آوری حجم زیادی از داده‌های مربوط به وضع کنونی کمک‌کننده باشد. هم‌چنین طراحان می‌توانند داده‌های حقیقی و سه‌بعدی از سایت پروژه را به عنوان مبنای طراحی قرار دهند.
یکی دیگر از کابردهای جالب اسکن سه‌بعدی در فعالیت‌های باستان‌شناسی است. اسکن سایت‌های باستان‌شناسی می‌تواند برای برنامه‌ریزی حفاری یا مطالعه‌ی سازه‌های حساس یا خطرساز نیز استفاده شود.
مرحله ۱: ضبط داده‌ها و ورود به نرم‌افزار
برای کسانی که از اسکن سه‌بعدی در صنعت سرگرمی و یا کاربردهای ذوقی استفاده می‌کنند، روش فوتوگرامتری مناسبت‌‌تر از روش LIDAR است، چرا که این روش به آموزش‌های فنی برای استفاده نیازی ندارد. بنابراین، ما فرآیندهای این روش را در مثال خود توضیح خواهیم داد.
در این توضیح گام‌به‌گام از نرم‌افزار 3D Zephyr استفاده شده است که یکی از ابزارهای فوتوگرامتری برای تبدیل تصاویر دوبعدی به مدل سه‌بعدی است. نسخه‌ی رایگان این نرم‌افزار اجازه می‌دهد که تا ۵۰ تصویر را در آن وارد کرد، میزانی که برای بعضی پروژه‌ها کفایت می‌کند.
۱- منتظر یک هوای مناسب باشید، اگر هوا ابری باشد برای اجتناب از سایه‌ها هم بهتر است. اگرچه، اگر فقط با یک سمت از ساختمان کار دارید این موضوع اهمیت زیادی نخواهد داشت.
۲- از ساختمان تصویربرداری کنید. مطمئن شوید که در همه‌ی تصاویر کل ساختمان مشخص است و تصاویر با هم هم‌پوشانی دارند.
۳- احتمالاً برای تصویربرداری از قسمت‌های فوقانی بنا نیاز به یک پهپاد باشد. نرم‌افزار 3D Zephyr قابلیت جالبی دارد که به‌وسیله‌ی آن می‌توان تصاویر کلیدی را از یک ویدئو استخراج کرد. این تکنیک شاید بتواند کارساز باشد.
۴- بعد از اینکه همه‌ی تصاویر و ویدئوها برداشت شدند، در نهایت می‌توان نرم‌افزار فوتوگرامتری را باز کرد و یک پروژه‌ی جدید ایجاد کرد.
مرحله ۲: ترکیب تصاویر
۱- بعد از ورود تصاویر به نرم‌افزار، مرحله‌ی بعد مربوط به تنظیم پارامترها برای تولید مدل سه‌بعدی است. برای مثال می‌توان در میان دسته‌بندی‌ها، دسته‌ی Urban را در این نرم‌افزار انتخاب کرد.
۲- حالا می‌توان نرم‌افزار را Run کرد. این فرآیند ممکن است دقایقی طول بکشد.
۳- در مرحله‌ی بعد باید چندین مرتبه، «نقاط ابری متراکم» تولید کرد تا زمانی که کیفیت نهایی برای ما راضی‌کننده باشد.
۴- سپس بایستی Mesh Extraction یا استخراج مدل مِش را انتخاب کرد.
۵- پیش از استخراج مدل نهایی، می‌توان از ابزارهای به‌سازی مدل استفاده کرد تا مدل تمیزتری به دست آید.
۶- زمانی که مِش حاوی تکسچر آماده‌ی خروجی بود، فرمت مورد نظر را انتخاب کرده و از مدل نهایی خروجی می‌گیریم.
روش ذکر شده برای اسکن سه‌بعدی ساختمان ممکن است به‌ترین، مؤثرترین و حرفه‌ای‌ترین شیوه نباشد، اما برای تجربه‌ی محدود این تکنیک روش مناسبی است.
منبع: [+]
