オブジェクトをシンプルな部分的形状の集まりとして捉え、精度の高い3Dモデルを作る

空間領域構成法(constructive solid geometry, CSG)と呼ばれる技法を使用するシステムによりMITの研究者たちが、オブジェクトを分解してそれら個々の構成要素を3Dモデルで表現することに成功した。いわばそれは、複雑な物体に対するリバースエンジニアリングだ。

そのシステムを紹介するペーパー“InverseCSG: Automatic Conversion of 3D Models to CSG Trees”を、Tao Du, Jeevana Priya Inala, Yewen Pu, Andrew Spielberg, Adriana Schulz, Daniela Rus, Armando Solar-Lezama, そしてWojciech Matusikらが共著している。

Tao Duは3DPrintingIndustry誌の記事でこう述べている: “高レベルでは、問題は三角形メッシュをシンプルなツリーにリバースエンジニアリングすることだ。オブジェクトをカスタマイズしたければ、それを構成する元の複数の形の、それらの寸法やお互いの組み合わさり方にアクセスできるのが理想的だ。しかしすべてを一つの三角形メッシュへと組み合わせてしまえば、そこにあるのは三角形のリストだけで、個々の形の情報は失われている。でも、それらのメタデータを回復すれば、ほかの人たちがそのデザインを容易に変えることもできる”。

その処理は、オブジェクトをシンプルな剛体の集まりに切り分けて、それらを合わせれば複雑なオブジェクトが作れるようにする。現在の3Dスキャンは不完全だから、オブジェクト全体のメッシュモデルはオブジェクトの不完全な表現にしかならない。しかしこのように、より単純な形状のメッシュ的集まりとしてオブジェクトを表現できれば、より正確なスキャンに近くなる。オブジェクトの形を変える処理も、やりやすい。全体一括スキャンではなく、小部分分解スキャンとその再合成をするのだ。

“われわれのアルゴリズムは堅牢だから、言葉では言い表せないような奇妙な形のオブジェクトやその変更〜カスタマイズでも正確に表現できる。その例を、実際に示した。また、われわれの方法は変項(パラメータ)の集まりで表現されるCSGプログラム(parameterized CSG programs)を返すから、それによりエンドユーザーが3Dメッシュの構造を理解したり編集したりできるようになる”、とDuは語る。

このシステムは、オブジェクトを構成している要素的な形状を見つけて、それらの形を変える。これによって、ほとんどどんなオブジェクトでも、以前(全体一括スキャン)に比べてずっと高い精度で再現およびカスタマイズできるようになる。それはハードウェアをハッキングしてその形や大きさや安定性を理解するための、とってもクールな方法だ。

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(翻訳:iwatani(a.k.a. hiwa

海の魚を全部3Dスキャンする、教授のあくなき探求

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もし、mottled sculpin(カジカの一種)がどんな魚かを知りたければ、ネットでいくらでも写真を見ることができる。しかし、それで物見高い干潟マニアを満足させられたとしても、目利きの魚類学者の要求はそれに留まらない。ワシントン大学の教授が、海の魚 ― あらゆる魚の〈種〉だが ― をフル3Dスキャンしているのはそれが理由だ。

34万ドルのCTスキャナーと数人の実験助手と山ほどの魚を使って、Adam Summersは2万5000種以上の魚の完全カタログを作ろうとしている。彼は昨日今日のマニアではない。教授は1990年代から魚をスキャンしていて、この種のデータの持つ科学的価値も知っている。

ミリ単位精度のデジタルモデルがあることによって、異なる種、あるいは同じ種のいくつかの標本の正確な比較が可能になる ― 骨格、尾、脊椎、あるいは魚全身を3Dプリントして実世界の標本と比較することもできる。これは極めて価値あるツールであり、Summersが彼の研究室で作ったデータを無料で提供することにこだわる理由もそこにある。

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「このスキャナーのおかげで、正しく理解すればこのシステムが驚くべき能力を持つことを確信した」とSummersが大学のニュースリリースで語った。「このスキャンデータは、3Dデータとその利用方法に対するわれわれの考え方を変えるだろう」。

研究室はワシントン州の美しいピュージェットサウンド地区のサンファン島にあり、今Summersの水のパラダイスには、自分の魚をスキャンしてほしい人々が次々と訪れてくる。もちろん大物を釣った人だけではなく、生物学者や美術館の学芸員が膨大なコレクションをデジタル化するためにやってくる。

Summnerは、全部をスキャンするのに2~3年かかると考えているが、それで彼の仕事が終るわけではない。次の計画は、残る5万種ほどの地球上の脊椎動物をスキャンすることだ ― いくつもの意味でずっと大変な作業だ。

現在までに500種以上の魚がスキャンされており、 ここOpen Science Frameworkで見ることができる。全ファイがフル解像度で自由にダウンロードできる。

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(翻訳:Nob Takahashi / facebook

たった一台のスマホで正確な3Dスキャンを行うRendorはすごい

特殊なグリッド(格子)が印刷されている紙とふつうのスマートフォンを利用するRendorは、3Dスキャンに破壊的革命をもたらすかもしれない。このシステムでは、目的とするオブジェクトをあらゆる角度からビデオに撮るだけで、3Dスキャンができてしまう。そのプログラムは、 オブジェクトがグリッドのどこにどう乗ってるかをもとに、オブジェクトの形状を補間し、実用性のある3Dファイルを生成する。

今はまだ開発途上の技術だが、ぼくがこれまでに見た3Dスキャンツールの中ではベストかもしれない。ほかに3DSystems SenseやAutodeskの123D Catchなどのアプリケーションもあるけど、Rendorはコンピュータビジョンを非常に独特な方法で利用して、より正確なモデルを作り出すのだ。

Replica Labsが創案したこの方法では、オブジェクトを“捉える”ためのカメラはたった1台だ。下のビデオでお分かりのように、オブジェクトの前面はとてもうまく捉えるが、そこからは見えない背面は背景まで伸びている。でも下に敷いたシートのおかげで、オブジェクトの360度のビューを捕捉でき、出っ張りや凹みなど、3Dオブジェクトの特徴を正確に捉える。しかも、クールだ。

アプリケーションの完成は7月の予定だ。今からベータに参加したい人はここに申し込もう。

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(翻訳:iwatani(a.k.a. hiwa))


Shapify.meで、自分のミニチュアを作ろう

業界向けハイエンド3Dスキャナーのメーカー、Arctecが、ちょっと暫新なことを始めた。Shapify.meは、あなたの体をスキャンしてフルカラーで3Dプリントするサービスで、あなただけのミニサイズの自分を作れる。

システムは Kinectセンサーを使用 ― Kinect for WindowsまたはKinect for Xbox 360のいずれも可 ― しており、PCまたはMacがあれば自宅で体全体をスキャンできる。データはダウンロードして3Dプリントするか、59ドルで注文できる。プリントは米国とカナダで利用できるが、他の国々も近くサポートする予定。

画像の取り込みは少々トリッキーで、ライティングや回転の問題がいろいろとあるが、スムーズで使い物になるスキャン結果が得られるようだ。他のサービス、例えばあの驚顎のTwinkindなどと比べると、美しいとは言い難いかもしれないが、Kinectのあまり高くない解像度やCPUパワーの制約を考えれば、モデルの細部が少々欠けていても許せるだろう。

私は3Dスキャンが難しいことを知っているので、何であれこれが簡単になるのは良いことだ。大好きな母と父にShapifyで作ったフィギュアをプレゼントするには、少し遅いかもしれないが、楽しいオモチャであることは間違いなく、ホームホビイストにとって興味深いツールになるかもしれない。それに、3Dで自撮りしたくない人がいるだろうか?

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(翻訳:Nob Takahashi / facebook


OS X用の初の高品質3DスキャナーソフトSkanectがOccipitalから

[筆者: Stephanie Yang]

3Dスキャンのソフトは、これまでWindows用がAppleのものより優れていたが、今日(米国時間7/10)はOccipital Inc.がOS X用のSkanectを発表して、その状況を変えようとしている。

最初フランスのManCTLが開発したSkanectは、Appleのコンピュータの上でMicrosoftのKinectやASUSのXtionのような安価なセンサを使って3Dスキャンができる。OccipitalはManCTLを今年の6月に買収した

ハイエンドのグラフィクスカードがなくても簡単迅速安価にカラー3Dスキャンができる、とSkanectは自慢している*。アプリケーションと、カメラのセンサを利用して3D画像を作り、それをすぐに印刷や共有できる。Occipitalのマーケティング部長Adam Rodnitzkyによると、Skanectの月間ユニークアクティブユーザ数は約3000だそうだ。〔*: サンプルページ。〕

Skanectの最新リリースには、テクスチャマップのモデルをOBJやPLY形式でエクスポートする機能がある。このほか、エクスポート時におけるデテールレベル(詳細度)の調整、VRMLによるエクスポート、ハイエンドのグラフィクスカードなしでマシンのパフォーマンスをアップ、などの新機能も盛り込まれた。これらの新機能は当面OS Xバージョンのみだが、Rodnitzkyによれば、Windowsバージョンも“もうすぐ”対応、ということだ。

Occipitalは2011年に、 Foundry Groupが仕切る最初のラウンドにより700万ドルを調達した。同社はRedLaserや360 Panoramaも作ったが、前者はeBayが買収した

Skanectには、商用利用とエクスポートのできない無料バージョンと、99ユーロの有料バージョンがある。

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(翻訳:iwatani(a.k.a. hiwa))