Structure Sensor 3D Scanner Review

Wenn Sie meine frühere 3D Scanner Review des 3D Systems Sense gelesen haben, wissen Sie, dass ich von der Benutzerfreundlichkeit und den geometrischen Details für ein Gerät, das weniger als 450 € kostet, beeindruckt war. Aber die Qualität der Farbinformationen – oder Texturen -, die der Sense erfasst, ist völlig enttäuschend. Dies wurde mit dem Sense 2 behoben, den ich später getestet habe)

In diesem Testbericht teste ich den Structure Sensor von Occipital. Dieses Gerät war auch als 3D Systems iSense erhältlich, aber diese Rebranding-Version wurde eingestellt*.

Ich habe meinen Structure Sensor von dem niederländischen 3D-Druck- und 3D-Scanning-Laden MakerPoint erhalten.

Preise

Wenn du in den USA lebst, kostet ein Structure Sensor mit einer iPad Air 2-Halterung auf Amazon 379 $. Sie können sie auch direkt bei Occipital für diesen Preis kaufen und haben eine Auswahl an verschiedenen iPad-Halterungen und Zubehör wie eine Weitwinkellinse und ein Profi-Ladekabel, mit dem der Structure Sensor und das iPad gleichzeitig aufgeladen werden können!

Wenn Sie in der EU leben und den Ärger mit dem internationalen Versand und den zusätzlichen Zollkosten und Steuern vermeiden wollen, können Sie den Structure Sensor mit passender Halterung am besten bei Makerpoint für 499 € bekommen.

Er ist kompatibel mit allen iPads, die neuer sind als das iPad der 4. Generation und das iPad mini 2 (früher bekannt als „iPad Mini mit Retina Display“) – einschließlich der kürzlich hinzugefügten Unterstützung für das iPad Pro 9.7″ & 12.9″.

Ich habe ihn mit dem am wenigsten leistungsfähigen kompatiblen Gerät getestet, dem iPad mini 2, das eine 5-Megapixel-Kamera mit einer Blende von f/2.4 hat. Da diese Kamera für die Erfassung von Farbdetails verwendet wird, kann man davon ausgehen, dass ein neueres iPad eine bessere Texturqualität liefert. Das iPad Pro 9.7″ hat zum Beispiel eine 12-Megapixel-Kamera mit einer schnelleren f/2.2-Linse. Davon abgesehen denke ich, dass der Test mit einem iPad mini 2 ein großartiger Vergleich ist, und dieses iPad wird immer noch für 265 € verkauft, was die minimalen Gesamtkosten für Sensor + Halterung + iPad auf 765 € bringt – was immer noch viel weniger ist als viele andere 3D-Scanner. (Alle von mir genannten Preise sind in Euro und enthalten 21 % niederländische Mehrwertsteuer).

Ich habe den Struktursensor mit 3 verschiedenen Anwendungen getestet, die ich in 3 verschiedenen Teilen dieser Rezension behandeln werde:

1. Occipitals eigene iPad-Apps
2. Die von mir getestete itSeez3D iPad-App eines Drittanbieters und
3. Occipitals Skanect-Software für Mac und Windows (Review kommt endlich im 1. Quartal 2017)

Einrichten der Hardware

Anbringen der Halterung

Zuerst, müssen Sie den Struktursensor an der Halterung befestigen – beide sind mit silbernem oder blauem Aluminium für Ihr Gerät erhältlich. Im Lieferumfang des Sensors sind 4 Schrauben und ein Schraubendreher enthalten. Die Halterung kann eine offizielle sein, aber Sie können auch 3D-gedruckte Versionen über Shapeways bestellen oder eine von Thingiverse herunterladen und selbst 3D-drucken. Der Structure Sensor ist auf diese Weise ein sehr „offenes“ und anpassbares System. Occipital hat sogar CAD-Zeichnungen auf seine Entwickler-Website gestellt, damit Sie Ihre eigene Halterung entwerfen können. Entwickler, die mit dem Sensor über die Verwendung mit einem iPad hinaus experimentieren möchten, können auch ein USB-Hackerkabel im Wert von 50 € kaufen, um den Sensor direkt an ein beliebiges Gerät anzuschließen.

3D-Druck einer Objektivkappe

Die Halterungen sind so konzipiert, dass sie leicht vom iPad entfernt werden können. Das ist gut, denn wie ich haben Sie wahrscheinlich eine Tasche oder eine Hülle, um Ihr iPad beim Transport zu schützen. Leider wird der Structure Sensor nicht mit einer Tragetasche geliefert. Und obwohl die Halterung mit dem Sensor stabil genug ist, um in einer der Seitentaschen meiner Laptoptasche transportiert zu werden, möchte ich keine Kratzer auf dem Glas. Ein Objektivdeckel ist nicht im Lieferumfang enthalten, also habe ich diesen Structure Sensor Lens Cap von Thingiverse heruntergeladen und selbst einen 3D-Drucker erstellt. Wenn du selbst keinen 3D-Drucker hast, wohnst du wahrscheinlich in der Nähe eines 3D-Hubs, der dir helfen kann.

Kalibrieren des Sensors

Bevor der Struktursensor zum ersten Mal verwendet wird, muss er kalibriert werden. Das liegt vor allem daran, dass die RGB-Kamera auf der Rückseite des iPad zur Erfassung der Farbinformationen verwendet wird und die Position der Kamera bei den verschiedenen iPad-Modellen unterschiedlich ist. Aus diesem Grund muss der Versatz zwischen der iPad-Kamera und der Infrarotkamera auf dem Struktursensor ausgeglichen werden.

Es gibt eine spezielle Kalibrierungs-App, die den Prozess sehr einfach macht: Geh einfach an einem hellen Tag nach draußen und richte den Sensor auf etwas mit vielen Details. Die App erfasst automatisch einige Details, um den größten Teil der Kalibrierung durchzuführen, und lässt dich anschließend eine Feinabstimmung vornehmen, falls erforderlich.

3D-Scannen mit der Occipital Scanner App

Die native Scanner-App ist ziemlich unkompliziert. Richten Sie sie einfach auf die Person oder das Objekt, das Sie erfassen möchten, und skalieren Sie das Anzeigefeld mit einer Zwei-Finger-Geste so, dass es mit der Größe des Objekts übereinstimmt, das dann auch hervorgehoben wird.

Es gibt nur zwei Optionen:

1. Scannen Sie mit dem „alten Tracker“, der nur Forminformationen verwendet, oder verwenden Sie den „neuen Tracker“, der auch Farbinformationen verwendet, um das Objekt zu verfolgen, das Sie scannen. Ich sehe keinen Grund, den alten Tracker zu verwenden, da es beim Scannen ohne Farbinformationen schwierig oder unmöglich ist, gleichförmige Objekte ohne viele geometrische Details zu scannen.
2. „Low Resolution“ oder „High Resolution“ Color. Nach meinen Tests besteht der Unterschied zwischen den beiden darin, dass erstere eine 2K-Texturkarte (2048 x 2049 Pixel – oder 4,2 Megapixel) und letztere eine 4K-Version (4096 x 4096 Pixel – 16,8 Megapixel) ausgibt.

Die hochauflösende Version braucht etwas länger zum Rendern bzw. Berechnen. Dies geschieht auf dem iPad selbst und mein iPad mini 2 ist eines der langsamsten kompatiblen iPads. Die genaue Zeit hängt von der Größe und Komplexität des Motivs ab. Während dieser Zeit können Sie keinen neuen Scan erstellen.

Scannen mit einem Drehteller

Sie können 3D-Scans entweder durch freie Bewegung um ein Objekt oder mit einem Drehteller erstellen. Nachfolgend ein Video des Scanvorgangs mit Hilfe eines IKEA SNUDDA-Plattentellers (6 €) und eines Tablet-Ständers (4 €) von Xenos. Es wird mit 4-facher Geschwindigkeit abgespielt (daher der hohe 3D-Drucker-Sound im Hintergrund).

Wie du sehen kannst, habe ich Teddy auf ein Buch gelegt (das wunderbare The Art of The Last of Us, um genau zu sein). Das macht es für den RGB-Tracker einfacher, das Objekt beim Drehen korrekt zu verfolgen. Die App hatte vor allem Schwierigkeiten, die Seitenansicht des Bären ohne das Buch zu erfassen. Neben dem natürlichen Licht aus den Fenstern im Studio habe ich nur eine 55-Watt-Lampe mit einer kleinen Softbox verwendet (im Video rechts zu sehen).

Nach dem Rendering können Sie eine Vorschau des Scans anzeigen und ihn per E-Mail als 3D-Modell im OBJ-Format mit separater Texturkarte im JPG-Format exportieren. Leider gibt es keine Möglichkeit, Ihre Scans auf dem iPad zu speichern. Sie benötigen also eine Internetverbindung, um den Scan per E-Mail zu versenden, bevor Sie einen neuen Scan erstellen. Die OBJ-Datei wird als ZIP-Datei mit dem Modell und den Texturen per E-Mail verschickt. Das .ZIP kann direkt auf Sketchfab hochgeladen werden:

Ich war von der Scanqualität überrascht. Vor allem, wenn man bedenkt, dass das „Rendern“ der Geometrie keine Zeit und das Rendern der Texturen auf einem relativ langsamen iPad mini nur eine Minute gedauert hat. Die Farbqualität liegt irgendwo zwischen den verschwommenen Texturen des 3D Systems Cubify Sense (klicken Sie hier für einen Referenzscan desselben Modells) und dem schärferen Ergebnis der Photogrammetrie mit der kostenlosen Autodesk 123D Catch App. Ich würde sagen, dass ein solcher Scan für viele nicht-industrielle Zwecke verwendbar ist und dass Sie mit einem hochwertigeren iPad wahrscheinlich bessere Texturen erhalten würden. Durch das Scannen aus einem festen Winkel war ich nicht in der Lage, unter Teddys Arme zu gelangen.

Free Scanning

Für das nächste Beispiel habe ich ein größeres und weniger flauschiges Objekt gewählt: ein kleines Ölfass, das zu einem Korb umfunktioniert wurde (in Bali durch den Fair-Trade-Laden Jansje). Ich habe es auf ein weiteres der fröhlichen – und perfekt verfolgbaren – Platzsets meiner Tochter auf unserem Esstisch gestellt und bin frei darum herumgelaufen, wobei ich ab und zu angehalten habe, wenn die App dazu aufforderte. Bei diesen Stopps macht sie ein Foto für die Texturen. Ich war überrascht, wie reibungslos das ablief und wie gut die Software das Objekt verfolgte – sie hat es nie verloren! Und das mit dem letzten bisschen Tageslicht am Nachmittag und zwei gedimmten Deckenlampen, also alles andere als perfekte Lichtverhältnisse.

Unten sehen Sie das Ergebnis der obigen Scan-Sitzung. Wie du sehen kannst, wurde der Griff am Deckel nicht vollständig erfasst, aber die Griffe an den Seiten sind in Ordnung. Die Textur ist in Ordnung, aber nicht so scharf, wie ich gehofft hatte. Das Stitching der Texturen ist aber ganz gut.

Personen scannen

Da ich meinen Geschäftspartner Patrick gebeten habe, für den Cubify Sense 3D-Scanner Testbericht Modell zu stehen, habe ich ihn gebeten, das gleiche Hemd im Büro zu tragen, um einen perfekten Vergleich zu haben. Wie Sie sehen können, war er sehr zufrieden.

Wie Sie unten sehen können, ist das Ergebnis viel besser als das des Sense. Die Auflösung ist etwas niedrig – sowohl in Bezug auf die Geometrie als auch auf die Textur -, aber es war kein Rendering nach dem Scannen für das Mesh erforderlich und nur eine Minute für die Texturinformationen. Für mich sieht es irgendwie wie eine Videospielfigur aus. Außerdem sieht Patrick damit 10 Jahre jünger aus…

Scannen im Freien

Die strukturierte Lichttechnologie, die der Struktursensor zur Tiefenerfassung verwendet, eignet sich hervorragend für 3D-Scans in Innenräumen. Bei dem Versuch, Objekte außerhalb meines Studios zu erfassen, stieß ich schnell an die Grenzen. Wie Sie auf dem Kalibrierungsbild am Anfang dieses Beitrags sehen können, fällt es der Infrarotkamera schwer, bei hellem Sonnenlicht Details zu erfassen, geschweige denn das projizierte Lasermuster zu sehen.

So habe ich an einem bewölkten Tag, von denen es in den Niederlanden genug gibt, einige Experimente durchgeführt. Unten ist ein typisch holländischer Abfalleimer zu sehen.

Auch hier war ich von der gleichmäßigen Verfolgung überrascht: Selbst ohne eine ebene Bodenfläche wurde der Abfalleimer gleichmäßig verfolgt. Es war etwas schwierig, die Rückseite zu erfassen, ohne in den Kanal zu fallen, aber ich habe es ganz gut hinbekommen, weil es anscheinend nichts ausmacht, wenn das Objekt für einen Moment aus dem Bild geht, weil seine Umgebung ebenfalls erfasst wird.

Unten ist das Ergebnis des Scans. Es ist alles andere als perfekt, aber ich finde es besonders interessant, dass an der Stelle, an der das Symbol gedruckt ist, ein Loch ist. Offenbar absorbiert das dunkle Grün der Tonne genug Sonnenlicht, damit der Infrarotsensor das Lasermuster erkennen kann, aber das weiße Symbol ist einfach zu hell. Außerdem fliegen viele Partikel umher, die in der Realität mit ziemlicher Sicherheit nicht vorhanden waren.

Unten sehen Sie eine weitere Außenaufnahme eines holländischen Briefkastens, als etwas mehr Sonnenlicht vorhanden war. Die Schattenseite des Objekts und die Wand wurden gut erfasst, aber die Seite, die der Sonne zugewandt ist, war für den Struktursensor völlig unsichtbar. Das Ergebnis ist recht interessant, aber natürlich nicht brauchbar.

3D-Scannen von Innenräumen mit der Raumscanner-App

Die letzte App, die ich in diesem Teil der Rezension behandeln werde, ist Occipitals Raumscanner-App. Es ist völlig narrensicher: Verwenden Sie den Schieberegler, um die Größe des Raums, den Sie scannen wollen, visuell anzuzeigen, drücken Sie auf „Scannen“ und bewegen Sie sich, bis jede Oberfläche von grünen Polygonen bedeckt ist. Leider zwingt dich die App, mehr oder weniger an einem Ort zu bleiben, so dass du dich nicht frei im Raum bewegen kannst, um um Ecken herum zu scannen.

Der Nutzen hängt stark vom Zweck ab. Wie Sie unten sehen können, ist die Ausgabequalität zu niedrig – sowohl in Bezug auf die Geometrie als auch auf die Textur -, um sie für irgendeinen Zweck zu verwenden, der ästhetisch ansprechend sein muss (Sie können sich in der interaktiven Sketchfab-Einbettung unten umsehen, indem Sie die Navigation von Orbit zu First Person mit den Symbolen in der unteren rechten Ecke ändern)

Ich kann mir jedoch einige Zwecke vorstellen, für die die Room Scanner-App nützlich ist. Zum Beispiel können Designer von Spielebenen sie als maßstabsgetreue Referenz verwenden, um ein Interieur für ein Videospiel zu erstellen. Es ist auch sehr praktisch, um schnelle Messungen vorzunehmen, da die Erstellung eines Scans nur eine Minute dauert und die App eine eingebaute Messfunktion hat.

Zusammenfassung Teil 1

Es ist gut zu wissen, dass die Scanner-Apps von Occipital Beispiele für neue Funktionen sind, die alle paar Monate angekündigt werden. Zum Beispiel wurde im März 2015 SDK 0.4 eingeführt, das den neuen Tracker bot, über den ich bereits geschrieben habe, sowie die Möglichkeit, UV-texturierte Meshes auszugeben. Frühere Versionen verwendeten anscheinend eine Einfärbung pro Vertex, die die gleichen minderwertigen Farbinformationen lieferte, von denen ich in meinem 3D Systems Sense Review enttäuscht war.

Der Structure Sensor verfügt also über ein SDK, mit dem Drittentwickler ihre eigenen Anwendungen für alle möglichen Zwecke erstellen können. Zum Beispiel kann er verwendet werden, um Virtual Reality & Augmented Reality Erlebnisse zu schaffen. Für diesen Testbericht verwende ich ihn jedoch lediglich als iPad-basierten 3D-Scanner, und für diesen Zweck gibt es nur eine App von Drittanbietern, nämlich Seez3D, die die Cloud-Verarbeitung für detailliertere Scans nutzt.