This paper proposes a portable 3-D scanning technique using a laser pointer. 3-D scanning is a process that acquires surface information from an 3-D object. There have been many studies on 3-D scanning. The methods of 3-D scanning are summarized into some methods based on multiple cameras, line lasers, and light pattern recognition. However, those methods has major disadvantages of their high cost and big size for portable appliances such as smartphones and digital cameras. In this paper, a 3-D scanning system using a low-cost and small-sized laser pointer are introduced to solve the problems. To do so, we propose a 3-D localization technique for a laser point. The proposed method consists of two main parts; one is a fast recognition of input images to obtain 2-D information of a point laser and the other is calibration based on the least-squares technique to calculate the 3-D information overall. To verified our method, we carry out experiments. It is proved that the proposed method provides 3-D surface information although the system is constructed by extremely low-cost parts such a chip laser pointer, compared to existing methods. Also, the method can be implemented in small-size; thus, it is enough to use in mobile devices such as smartphones.
본 연구는 레이저스캐닝과 포토그래메트리 소프트웨어를 이용한 3D모델링과 실제 수목 사이의 재현 특성(수형, 질감, 세부 치수)을 비교분석하여 그 활용성을 밝히는데 있다. 연구 방법은 포토그래메트리(Pix4d)와 3D스캐너(Faro S350)를 이용하여 향나무를 3D모델링으로 재현하였다. 연구 결과 3D스캐닝과 포토그래메트리 모두 높은 재현성을 보였다. 특히 원거리에서 UAVs로 촬영한 포토그래메트리에 비해, 3D스캐닝 기술은 수피와 잎의 재현에 있어 매우 우수한 결과를 보였다. 수목의 세부 치수를 비교한 결과, 실제 수목과 3D스캐닝 사이의 오차는 1.7~2.2%로 스캐닝 결과가 실제 수목보다 크게 나타났으며, 실제 수목과 포토그래메트리 사이의 오차는 0.2~0.5%로 포토그래메트리에 의한 모델링이 실제 수목보다 크게 측정되었다. 본 연구는 수목의 가상 3D모델링 구현특성을 살핌으로써, 향후 BIM을 위한 조경수목 DB 구축, 증강현실 연계 조경 설계 및 경관 분석, 노거수의 보전 등의 활용을 위한 기초 연구로서 의의를 가진다.
This paper presents the visualization method in which 3-dimensional(3D) microchannel flow can be detected using a confocal scanning microscope. By soft-lithography, we fabricated various Bio-MEMS(Micro Electro-Mechanical System) devices such as a disposable microchip for a flow cytometer and a micro-mixer, which have 3D structures. Injecting aqueous fluorescent solution in the microfluidic devices, we measured the flow in a steady state by the confocal scanning microscope. At first, we explain the principle of the confocal scanning microscope. And then we show the results from 3D visualization of microscopic flow structures using the confocal scanning microscope.
The demand for more accurate and realistic 3D urban models has been increasing more and more. Many studies have been conducted to extract 3D features from remote sensing data such as satellite images, aerial photos, and airborne laser scanning data. In this paper a technique is presented to extract and reconstruct 3D buildings in urban areas using airborne laser scanning data. Firstly all points in a building were divided into some groups by height difference. From segmented laser scanning data of irregularly distributed points we generalized and regularized building boundaries which better approximate the real boundaries. Then the roof points which are subject to the same groups were classified using pre-defined models by least squares fitting. Finally all parameters of the roof surfaces were determined and 3D building models were constructed. Some buildings with complex shapes were selected to test our presented algorithms. The results showed that proposed approach has good potential for reconstructing complex buildings in detail using only airborne laser scanning data.
The demand for more accurate and realistic 3D urban models has been increasing more and more. Many studies have been conducted to extract 3D features from remote sensing data such as satellite images, aerial photos, and airborne laser scanning data. In this paper a technique is presented to extract and reconstruct 3D buildings in urban areas using airborne laser scanning data. Firstly all points in a building were divided into some groups by height difference. From segmented laser scanning data of irregularly distributed points we generalized and regularized building boundaries which better approximate the real boundaries. Then the roof points which are subject to the same groups were classified using pre-defined models by least squares fitting. Finally all parameters of the roof surfaces were determined and 3D building models were constructed. Some buildings with complex shapes were selected to test our presented algorithms. The results showed that proposed approach has good potential for reconstructing complex buildings in detail using only airborne laser scanning data.
3차원 이미지 스캐닝 기술은 복잡한 비정형 건축물의 외피의 정확한 형상과 위치 데이터를 확보하는데 효과적이다. 3차원 이미지 스캐닝 기술의 세부 과정인 점 군집화, 메쉬표면 분리, 넙스 표면 생성, 파라메트릭 솔리드 모델을 통하여 비정형 건축물의 형상을 구축할 수 있다. 이에 본 연구는 비정형 건축물의 외장재 제작과 시공을 위한 3차원 이미지 스캐닝에 의한 역설계 프로세스와 사례 분석을 통하여 시사점을 도출한다. 본 연구의 결과는 역설계 기술을 사용한 3차원 형상 기술과 설계 요소화 방법을 다양한 건설 프로젝트에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
International journal of advanced smart convergence
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제6권4호
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pp.88-95
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2017
The conventional scan methods are based on a laser scanner and a depth camera, which requires high cost and complicated post-processing. Whereas in photometric scanning method, the 3D modeling data is acquired through multi-view images. This is advantageous compared to the other methods. The quality of a photometric 3D model depends on the environmental conditions or the object characteristics, but the quality is lower as compared to other methods. Therefore, various methods for improving the quality of photometric scanning are being studied. In this paper, we aim to investigate the effect of illumination conditions on the quality of photometric scanning data. To do this, 'Moai' statue is 3D printed with a size of $600(H){\times}1,000(V){\times}600(D)$. The printed object is photographed under the hard light and soft light environments. We obtained the modeling data by photometric scanning method and compared it with the ground truth of 'Moai'. The 'Point-to-Point' method used to analyseanalyze the modeling data using open source tool 'CloudCompare'. As a result of comparison, it is confirmed that the standard deviation value of the 3D model generated under the soft light is 0.090686 and the standard deviation value of the 3D model generated under the hard light is 0.039954. This proves that the higher quality 3D modeling data can be obtained in a hard light environment. The results of this paper are expected to be applied for the acquisition of high-quality data.
The purpose of this study was to compare two methods of measuring body surface area (BSA). The BSA of Korean adults was measured using both three-dimensional (3D) scanning and an alginate method. Two males (one overweight and one lean) and one overweight female participated as subjects. The results were as follows: First, the 3D scanned BSA of all three subjects was smaller than the BSA measured using the alginate method by as much as $6-14\%$. The difference in methods was greater in the overweight participants than in the lean subject. Second, the results comparing the BSA obtained using these two methods and the BSA estimated by 10 previously developed formulas, showed that the 3D scanned BSA was the smallest among the 12 BSAs. Third, in comparing the regional differences between these two methods, the regional BSA of the lean subject (male 2) did not show any significant difference, but the overweight subjects (male 1, female 1) showed a significant difference. Forth, the biggest difference in regional BSA obtained through these two methods was in the hand, for all three subjects. The 3D scanned hand surface area was smaller than the hand surface area measured by the alginate method by as much as $24-34\%$. Fifth, in the percentage of regional BSA, there was no significant difference in these two methods. The reasons for the underestimation in the 3D scanning might be because: 1) the 3D scanner can not recognize the folding and shading of body parts, such as the finger, toe, ear, armpit, crotch and breast, 2) 3D patching and smoothing processes depend on researchers. However, the 3D scanning method is applicable to the estimation of the entire BSA, if the surface area of the hands is known, and the participant is not overweight.
모듈러 건축은 스마트 건설방법 중 하나로 건설산업 혁신을 위한 필수적인 공법이 되고 있다. 모듈러 건축의 스마트 건설 실현에 필요한 가장 기초적인 전제 조건 중 하나가 품질관리이며 이를 위해 3차원 스캐닝을 이용한 품질관리 방안에 대한 관심이 높다. 본 연구는 모듈러 건축 프로세스 단계별(공장제작, 운송, 현장시공) 주요 공사를 대상으로 IPA분석을 통해 3차원 스캐닝을 이용한 모듈러 건축물의 품질관리에 대한 현황을 분석하고 이를 개선하기 위한 방안을 제시하였다. 그 결과, 대부분의 항목에서 3차원 스캐닝 데이터 활용에 대한 필요성과 중요성이 높다는 것을 확인할 수 있었으며, 일부 현장 적용성이 낮은 항목들에 대해서는 추후 기술개발 및 적용성 개선이 필요한 것을 알 수 있었다. 본 연구결과는 향후 모듈러 건축 품질관리를 위한 첨단 시공 기술 적용에 대한 연구에 활용할 수 있다.
There is an inseparable relation between human race and engineering work. As world developed into highly industrialized society, a diversity of large structures is being built up correspondently to limited topographical circumstance. Though large structures are national establishments which provide us with convenience of life, there are some disastrous possibilities which were never predicted such as ground subsidence and degradation. It is very difficult to analyze the volume of total metamorphosis with the relative displacement measurement system which is now used and it is impossible to know whether there is structural metamorphosis within a permissible range of design or not. In this research with an object of 13-year-old earthen dam, through generating point-cloud which has 3D spatial coordinates(x, y, z) of this dam by means of 3D Laser Scanning, we can get real configuration data of slanting surface of this dam with this method of getting a number of 3D spatial coordinates(x, y, z). It gives 3D spatial model to us and we can get various information of this dam such as the distance of slanting surface of dam, dimensions and cubic volume. It can be made full use of as important source material of reinforcement and maintenance works to detect previously the bulging of the dam through this research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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