3Dスキャニング

3Dスキャニングは(スリーディー・スキャニング)、3D測定機器光学スキャナレーザースキャナ等)を使用し、測定対象物の表面形状を3次元すなわちXYZ値のデジタルデータとして取得する仕組みである[1][2][3][4][5]。3Dスキャン技術とも[6]

ヴァイキングの考古資料ベルトバックル(台の中央)の3D模型を作る。レーザー式3D画像読み取り装置(画面右)で3次元データを取得(VIUscan)
この装置LiDAR(ライダー)でスキャンして取得したデータを加工すると、建物や地層などの3D模型を作成できる。広い範囲に照射するヘッドは水平に回転し、ミラーは垂直に反転。

概要

3Dスキャナ式の三次元測定機(CMM=coordinate measuring machine)

開発は海外で先行して発展し、あるいはまた、その趣旨は測量の延長として地形(土木系)や大型構造物(建築系)の形状計測に用いてきた。

以前は、形状を図面化するには測量技術を用いて、測定対象の複数のポイントを測定し、そのポイント間を上で線で結ぶなどしてきた。しかし測定対象が大きい、あるいは近寄れないなど実測が難しい場合も多く、また実測に多くの時間と複数の作業員が必要であった。

2012年には溶接に用いる遠隔技術への応用が発表され[7]、取得した画像を重ね合わせ精度を高める計測の道は、2016年に開かれた[8]。測定機器のレーザー技術ならびに計測値を演算するコンピュータ能力の飛躍的な向上、デジタル通信や無線アクセスの技術発展[9]、ハンディ機器(タブレットなど)の能力が高まるとともに価格が下がると、3Dスキャニングのハードルが大きく下がって適用は範囲を広げた。

主要な計測項目のうち、測定範囲は測定器を中心に50m程度までであり、測定精度は測定器からの距離に比例して落ちるが1mm程度である。

代表的なメーカーに、ヘキサゴン (スウェーデンの企業)ライカ、ファロー、キーエンスがある。

用途

収集した3Dデータは鋳造技術考古学の研究[10][11]生物学の観察[12]などのような分野で活用されている。

また3Dスキャナー機器は撮影スタジオ「Iris」[13]へ応用され、エンターテインメント業界でも知的財産として映画仮想現実コンピューターゲームの制作に利用されている。あるいはデジタルカメラ技術との融合も進んだ[14]

その他の一般的な用途にはAR(拡張現実)を含み、モーションキャプチャジェスチャ認識などの認識技術、ロボットを用いたマッピングあるいは身体の寸法を採ったり[15](計測技術)、工業デザインリバースエンジニアリング[16]およびプロトタイピングなどの手法、品質管理・品質検査、非破壊検査[17]への応用ほか、文化的人工物デジタル化によって記録を汎用化したり、データの実体化の一例として矯正器具および義肢の開発と製作をあげることができる。

ギャラリー

参考文献

CTスキャンしたDICOM画像から、脳と眼球の立体像を再構成。密度が骨または空気に相当する領域は透明になり、各スキャン層は、材料を平均約 5 mmの薄いスライス状に表現、スライス片の背景に黒い色箱を敷いた。脳外周の物質の外縁は、頭蓋骨をおおう軟組織(皮膚と筋肉)。これらは2D画像を単純に積み重ねたため、端から見ると実質的に厚さがゼロになりスライス片は消える。

本文の典拠、脚注に使用。主な執筆者順。

洋書
  • Bernardini, Fausto; Rushmeier, Holly E. (2002). “The 3D Model Acquisition Pipeline”. Computer Graphics Forum 21 (2): 149–172. doi:10.1111/1467-8659.00574.

脚注

  1. Bernardini & Rushmeier 2002, pp. 149–172
  2. Matter and Form - 3D Scanning Hardware & Software”. matterandform.net. 2020年4月1日閲覧。
  3. OR3D. What is 3D Scanning? - Scanning Basics and Devices (英語). OR3D. 2020年4月1日閲覧。
  4. 3D scanning technologies - what is 3D scanning and how does it work? (英語). aniwaa.com. 2020年4月1日閲覧。
  5. what is 3d scanning”. laserdesign.com. 2022年11月14日閲覧。
  6. 3Dスキャンとは”. 有限会社 原製作所. 2023年9月14日閲覧。
  7. 山本 2012, pp. 174–177
  8. 木村, 中原 & 岩内 2016, pp. 383–387
  9. 鈴木 & 高橋 2022, pp. 307–313
  10. 三船 & 廣川 2016, pp. 43–54
  11. 三船 & 廣川 2017, pp. 45–64
  12. 竹下 2021, pp. 9–16
  13. 久保江 2017, pp. 44–51
  14. 久保 2023, pp. 71–76
  15. 福田 & 田中 2016, pp. 437–445
  16. 山口 & 藤巻 2022, pp. 4–9
  17. 岸本 2023, pp. 83–87

関連項目

外部リンク

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