Structure Sensor 3D Scanner Review

Hvis du har læst min tidligere 3D Scanner Review af 3D Systems Sense ved du, at jeg var imponeret over brugervenligheden og de geometriske detaljer for en enhed, der koster under 450 €. Men kvaliteten af de farveoplysninger – eller teksturer – som Sense opfanger, er fuldstændig undervældende. Dette er blevet rettet med Sense 2, som jeg anmeldte senere)

I denne anmeldelse tester jeg Structure Sensor lavet af en Occipital. Denne enhed var også tilgængelig som 3D Systems iSense, men denne rebrandede version er blevet udgået*.

Jeg fik min Structure Sensor fra den hollandske 3D-printing og 3D-scanning butik MakerPoint.

Priser

Hvis du bor i USA koster en Structure Sensor 379 dollars med et iPad Air 2-beslag på Amazon. Du kan også købe dem direkte fra Occipital til den pris og har et udvalg af forskellige iPad-beslag og tilbehør som f.eks. et vidvinkelobjektiv og et pro-opladerkabel, der kan oplade Structure Sensor og iPad på samme tid!

Hvis du bor i EU og ikke vil have besværet med international forsendelse og ekstra toldomkostninger og afgifter, kan du bedst få Structure Sensor med passende beslag fra Makerpoint til 499 €.

Den er kompatibel med alle iPads nyere end 4th Gen iPad og iPad mini 2 (tidligere kendt som “iPad Mini with Retina Display”) – herunder den nyligt tilføjede understøttelse af iPad Pro 9.7″ & 12.9″.

Jeg har testet den med den mindst kraftfulde kompatible enhed, iPad mini 2, som har et 5 megapixelkamera med en blænde på f/2,4. Da dette kamera bruges til at optage farvedetaljer, er det sikkert at sige, at brugen af en nyere iPad vil resultere i en bedre teksturkvalitet. Denne iPad Pro 9,7″ har f.eks. et 12 megapixelkamera med en hurtigere f/2.2-linse. Når det er sagt, synes jeg, at test med en iPad mini 2 er et godt benchmark, og denne iPad sælges stadig for 265 €, hvilket bringer de samlede minimumsudgifter for sensor + beslag + iPad op på 765 € – hvilket stadig er meget mindre end mange andre 3D-scannere. (Alle priser, jeg nævner, er i euro og inkluderer 21% hollandsk moms).

Jeg har testet Structure Sensor med 3 forskellige applikationer, som jeg vil dække i 3 forskellige dele af denne anmeldelse:

1. Occipitals egne iPad-apps
2. Den tredjeparts itSeez3D iPad-app, som jeg anmeldte, og
3. Occipitals Skanect-software til Mac og Windows (anmeldelse kommer endelig Q1 2017)

Indstilling af hardwaren

Befæstigelse af beslaget

Først, skal du fastgøre Structure Sensor til beslaget – begge er tilgængelige med sølv eller blå aluminium – til din enhed. Sensoren indeholder 4 skruer og en skruetrækker. Beslaget kan være et officielt beslag, men du kan også bestille 3D-printede versioner via Shapeways eller downloade et fra Thingiverse og 3D-printe det selv. Structure Sensor er et meget “åbent” og tilpasseligt system på denne måde. Occipital har endda lagt CAD-tegninger ud på sit udviklerwebsted, så du kan designe dit eget beslag. Udviklere, der ønsker at eksperimentere med sensoren ud over at bruge den med en iPad, kan også købe et USB Hacker Cable til 50 € for at tilslutte sensoren direkte til en hvilken som helst valgt enhed.

3D-udskrivning af en objektivkappe

Beslagene er designet til nemt at kunne fjernes fra iPad’en. Det er rart, for ligesom mig har du sikkert et etui eller et sleeve af en eller anden art til at beskytte din iPad under transport. Desværre leveres Structure Sensor ikke med nogen form for bæretaske. Og selv om beslaget med sensoren monteret er robust nok til at kunne transporteres i en af sidelommerne i min taske med bærbar computer, ønsker jeg ikke at få ridser på glasset. Der medfølger ikke en objektivkappe, så jeg downloadede denne Structure Sensor Lens Cap fra Thingiverse og 3D-printede selv en. Hvis du ikke selv har en 3D-printer, bor du sikkert i nærheden af en 3D Hub, der kan hjælpe dig.

Kalibrering af sensoren

Hvor du bruger Structure Sensor for første gang, skal den kalibreres. Dette skyldes primært, at iPad’ens indbyggede bagudvendte RGB-kamera bruges til at optage farveoplysningerne, og kameraets placering varierer på de forskellige iPad-modeller. På grund af dette skal forskydningen mellem iPad-kameraet og det infrarøde kamera på Structure Sensor kompenseres.

Der findes en dedikeret kalibreringsapp, som gør processen meget nem: Gå bare udenfor på en lys dag, og ret sensoren mod noget med mange detaljer. Appen sporer automatisk nogle detaljer for at udføre den største del af kalibreringen og lader dig finjustere den bagefter, hvis det er nødvendigt.

3D-scanning med Occipital Scanner-appen

Den native Scanner-app er ret ligetil. Du skal blot pege den mod den person eller genstand, du vil fange, og bruge en gestus med to fingre til at skalere indikatorboksen, så den passer til størrelsen af motivet, som også vil blive fremhævet.

Der er kun to muligheder:

1. Skan med “Old Tracker”, der kun bruger formoplysninger, eller brug “New Tracker”, der også bruger farveoplysninger til at holde styr på det objekt, du scanner. Jeg ser ingen grund til at bruge den gamle tracker, fordi scanning uden farveoplysninger gør det svært eller umuligt at scanne ensartede objekter uden mange geometriske detaljer.
2. “Low Resolution” eller “High Resolution” Color. Ud fra mine tests er forskellen mellem de to, at førstnævnte udsender et 2K (2048 x 2049 pixels – eller 4,2 megapixel) texture map og sidstnævnte en 4K (4096 x 4096 pixels – 16,8 megapixel) version.

Den højopløselige version tager lidt længere tid at rendere, eller at beregne. Det sker på selve iPad’en, og min iPad mini 2 er en af de langsomste kompatible iPads. Den nøjagtige tid afhænger af motivets størrelse og kompleksitet. I løbet af denne tid kan du ikke lave en ny scanning.

Scanning med en drejeskive

Du kan lave 3D-scanninger enten ved at bevæge dig frit rundt om et objekt eller ved at bruge en drejeskive. Nedenfor er en video af scanningen ved hjælp af en IKEA SNUDDA-pladespiller til 6 € og et tabletstativ til 4 € fra Xenos. Den afspilles med 4 gange den oprindelige hastighed (derfor den høje 3D-printerlyd i baggrunden).

Som du kan se, lagde jeg Teddy oven på en bog (den vidunderlige The Art of The Last of Us, for at være præcis). Dette gør det lettere for RGB-trackeren at spore objektet korrekt, mens det roterer. Appen havde især svært ved at spore sidevisningen af bjørnen uden bogen. Ud over det naturlige lys fra vinduerne i studiet brugte jeg kun en 55 Watts-lampe med en lille softbox (synlig til højre i videoen).

Når renderingen er færdig, kan du få et eksempel på scanningen og eksportere den via e-mail som en .OBJ 3D-model med separat teksturkort i .JPG-format. Desværre er der ingen mulighed for at gemme dine scanninger på iPad’en, så du skal have en internetforbindelse for at sende scanningen pr. e-mail, før du laver en ny. .OBJ-filen bliver sendt pr. e-mail som en .ZIP-fil med model- og teksturfiler. .ZIP’en kan uploades direkte til Sketchfab:

Jeg var overrasket over scanningskvaliteten. Især taget i betragtning, at det ikke tog nogen tid at “rendere” geometrien og kun et minut at rendere teksturerne på en relativt langsom iPad mini. Farvekvaliteten ligger et sted mellem de slørede teksturer fra 3D Systems Cubify Sense (klik for referencescanning af samme model) og det skarpere resultat fra fotogrammetri med den gratis Autodesk 123D Catch-app. Jeg vil sige, at en scanning som denne er brugbar til mange ikke-industrielle formål, og du ville sandsynligvis få bedre teksturer fra en iPad af højere kvalitet. Ved at scanne sådan her fra en fast vinkel var jeg ikke i stand til at fange under Teddys arme.

Fri scanning

For det næste eksempel valgte jeg et større og mindre fluffy objekt: en lille olietønde, som er blevet modificeret til en kurv (på Bali gennem Fair Trade-butikken Jansje). Jeg placerede den på endnu en af min datters muntre – og perfekt sporbare – dækkeservietter på vores spisebord og gik frit rundt om den og stoppede af og til, når appen bad mig om det. Ved disse stop tager den et foto til teksturerne. Jeg var overrasket over, hvor glat denne oplevelse er, og hvor godt softwaren fulgte objektet – den mistede det aldrig! Og dette er med den sidste smule af eftermiddagslyset og to dæmpede loftslamper, så langt fra perfekte lysforhold.

Nedenfor ses resultatet af ovenstående scanningssession. Som du kan se, fangede den ikke helt håndtaget på låget, men håndtagene på siderne er fine. Teksturen okay, men ikke så skarp som jeg havde håbet. Stitching af teksturerne ganske godt, selv om.

Scanning af mennesker

Da jeg bad min forretningspartner Patrick om at stå model til Cubify Sense 3D Scanner Review, bad jeg ham om at bære præcis den samme skjorte på kontoret for at få en perfekt sammenligning. Som du kan se, var han meget tilfreds.

Som du kan se nedenfor, er resultatet meget bedre end Sense’s. Opløsningen er en smule lav – både med hensyn til geometri og tekstur – men det krævede ingen rendering efter scanning for mesh og kun et minut for teksturoplysningerne. For mig ser det lidt ud som en videospilkarakter. Det får også Patrick til at se 10 år yngre ud…

Scanning udendørs

Den Structured Light-teknologi, som Structure Sensor bruger til at registrere dybde, er fantastisk til 3D-scanning indendørs. Da jeg forsøgte at optage objekter uden for mit studios komfort, løb jeg hurtigt ind i begrænsningerne. Som du kan se på kalibreringsbilledet i begyndelsen af dette indlæg, har det infrarøde kamera svært ved at fange detaljer i skarpt sollys, for slet ikke at tale om at se det projicerede lasermønster.

Så jeg lavede nogle eksperimenter på en overskyet dag – som der er nok af i Holland. Nedenfor ses en typisk hollandsk affaldsspand.

Også her blev jeg overrasket over den jævne sporing: Selv uden en flad gulvflade blev affaldsspanden sporet jævnt. Det var lidt svært at fange bagsiden uden at falde i kanalen, men det lykkedes mig ganske godt, for det gør tilsyneladende ikke noget, hvis objektet går ud af billedet et øjeblik, for dets omgivelser spores også.

Nedenfor er resultatet af scanningen. Det er langt fra perfekt, men jeg synes især, at det er interessant, at der er et hul, hvor ikonet er trykt. Tilsyneladende absorberer den mørkegrønne skraldespand nok sollys til, at den infrarøde sensor kan registrere lasermønsteret, men det hvide ikon er simpelthen for lyst. Der er også en masse partikler, der flyver rundt, som jeg er ret sikker på ikke var til stede i virkeligheden.

Nedenfor er en anden udendørs scanning af en hollandsk postkasse, da der var lidt mere sollys. Skyggesiden af objektet og væggen er fanget anstændigt, men den side, der vender ud mod solen, var helt usynlig for Structure Sensor. Resultatet er ret interessant, men selvfølgelig ikke brugbart.

3D Scanning af interiører med Room Scanner App

Den sidste app, jeg vil dække i denne del af anmeldelsen, er Occipitals Room Scanner App. Den er fuldstændig idiotsikker: Brug skyderen til visuelt at angive størrelsen af det rum, du skal scanne, tryk på scan og bevæg dig rundt, indtil alle overflader er dækket af grønne polygoner. Desværre tvinger appen dig til at blive mere eller mindre på ét sted, så du kan ikke gå frit rundt i et rum for at scanne rundt om hjørnerne.

Den er meget brugbar afhængigt af formålet. Som du kan se nedenfor, er outputkvaliteten for lav – både med hensyn til geometri og tekstur – til at kunne bruges til ethvert formål, der skal være æstetisk tiltalende (du kan kigge rundt i den interaktive Sketchfab-indlejring nedenfor ved at ændre navigationen fra Orbit til First Person med ikonerne i nederste højre hjørne)

Jeg kan dog komme i tanke om et par formål, hvor Room Scanner-appen er nyttig. For eksempel kan spilniveaudesignere bruge den som en dimensionelt nøjagtig reference til at skabe et interiør til et videospil. Det er også meget praktisk til at foretage hurtige målinger, fordi det kun tager et minut at lave en scanning, og appen har en indbygget målefunktion.

Afslutning del 1

Det er godt at indse, at Occipitals Scanner-apps er prøver til at demonstrere nye funktioner, der annonceres med få måneders mellemrum. For eksempel blev SDK 0.4 introduceret i marts 2015, som tilbød New Tracker, som jeg skrev om tidligere, samt muligheden for at udstede UV-teksturerede meshes. Tidligere versioner brugte tilsyneladende per-vertex-farvning, der leverede de samme farveoplysninger af lav kvalitet, som skuffede mig i min anmeldelse af 3D Systems Sense.

Så… Structure Sensor har et SDK, der gør det muligt for tredjepartsudviklere at oprette deres egne apps til alle mulige formål. For eksempel kan den bruges til at skabe Virtual Reality & Augmented Reality-oplevelser. I denne anmeldelse bruger jeg den dog blot som en iPad-baseret 3D-scanner, og til det formål findes der kun én tredjepartsapp – Seez3D – som bruger cloud processing til mere detaljerede scanninger.