phần mềm chuyển ảnh in 2D thành 3D

liệu, ánh sáng, các chuyển động,… rất sát với thực tế thông qua các thao tácnhập các dữ liệu và tái tạo lại mô hình của đối tượng trong không gian 3 chiều.In 3D là một quy trình in ra mộ

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy Nguyễn Việt Cường – người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp, và rèn luyện những kiến thức,

kỹ năng quý báu trong suốt quá trình em làm đồ án

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Công Nghệ In, Viện Kỹthuật Hóa học đã truyền đạt em cho những những vốn kiến thức to lớn trongsuốt những năm học vừa qua Đây luôn là những kiến thức nền tảng giúp vữngbước hơn trong học tập và công tác sau này

Xin chân thành cảm ơn các bạn Lớp Kỹ thuật In và Truyền thông K55 đãủng hộ, giúp đỡ mình trong các năm học và quá trình hoàn thành đồ án

Ở đồ án này, lĩnh vực nghiên cứu còn khá mới, lượng kiến thức và thờigian nghiên cứu của em còn hạn chế, những hiểu biết vẫn còn chưa thực sự sâu.Mặc dù em đã cố gắng hoàn thành nhưng vẫn còn thiếu sót rất nhiều, em rấtmong nhận được sự thông cảm và chỉ bảo của thầy cô và các bạn

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thùy Linh

01/2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

- -

-NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Vũ Thị Thùy Linh

Khoá : 55 Viện: Kỹ thuật Hóa học Ngành: Công nghệ in

1 Đầu đề thiết kế :

TÌM HIỂU CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM AGISOFT CHUYỂN

ẢNH 2D THÀNH 3D

2 Các số liệu ban đầu:

Các bài báo, tạp chí chuyên ngành, thông tin trên website, catalog về công nghệ in 3D

3 Nội dung các phần thuyết minh :

- Giới thiệu chung về công nghệ in 3D

- Sơ lược về các mô hình in 3D

- Chức năng của phần mềm AGISOFT Photo Scan

- Kết luận

4 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước các bản vẽ):

5 Cán bộ hướng dẫn:

Phần Lý thuyết: TS Nguyễn Việt Cường

Phần Công nghệ: TS Nguyễn Việt Cường

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 18- 09- 2015

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 18- 01- 2016

Ngày 18 tháng 01 năm 2016

NGƯỜI DUYỆT TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

TS Nguyễn Việt Cường Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm 2016

(Ký, ghi rõ họ tên)

AM (additive manufacturing): công nghệ tạo hình từng lớp

Thermoplastic: nhựa nhiệt dẻo

Thermosetting plastic: nhựa nhiệt rắn

Pot life: thời gian sống của mực, được tính bằng khoảng thời gian mực cóthể sử dụng được, nếu quá thời gian sống mực sẽ hỏng

Thinner: phụ gia làm loãng

Hardener: phụ gia đóng rắn

RPT (Rapid Prototyping Technology): công nghệ tạo mẫu nhanh

SLA (Stereo Lithography Apparatus): công nghệ tạo mẫu lập thể

SGC (Solid Ground Curing): tạo mẫu xử lý nền tảng rắn

LOM (Laminated Object Manufacturing): công nghệ tạo mẫu theo dạng tấmFDM ( Fused Deposition Modelling ): công nghệ tạo mẫu đùn

SLS (Selective Laser Sintering): công nghệ thiêu kết bằng laser

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng mở rộng, nhucầu về đời sống con người ngày càng tăng lên Đi kèm đó là nhu cầu tìm kiếm,sáng tạo các sản phẩm thay thế, mỹ thuật, sản phẩm thiết kế ngày càng pháttriển Công nghệ in 3D phát triển cũng là yếu tố tất nhiên cho những nhu cầunày Việc tạo ra các sản phẩm thay thế sản phẩm hỏng với giá thành rẻ hơn rấtnhiều so với quy trình tạo ra sản phẩm truyền thống Hãy tưởng tượng bạn bịhỏng 1 chi tiết máy của hệ thống thiết bị rất đắt tiền, nhưng việc đặt mua nó làrất tốn kém và khó khăn, thời gian chờ đợi lâu; với công nghệ in 3D chỉ cần cófile CAD của chi tiết đó và vật liệu phù hợp chúng ta đã có thể tạo ra được chitiết đó nhanh chóng và tiết kiệm Một ví dụ khác nữa về vấn đề y tế, các mô, cơquan bên trong cơ thể bị hỏng, việc tìm kiếm các mô, cơ quan thay thế là nhucầu rất lớn ngoài xã hội; thế nhưng nguồn dữ trữ vốn có từ nguồn hiến thì lạikhông được cao, thập chí còn thiếu hụt rất nhiều trong những năm gần đây Việctái tạo lại cấu trúc của mô, cơ quan đã có hướng phát triển cùng với sự xuất hiệncủa máy in 3D, các tế bào được nuôi cấy bằng cấu trúc khung in trên máy in,việc tạo các thiết bị phụ trợ trong y học cũng rất phát triển Thậm chí việc tạo racác cơ quan giả có cấu trúc và tính năng hoạt động giống như thật cũng giúpbệnh nhân sống dài hơn

In 3D xuất hiện hầu hết trong tất cả các lĩnh vực y tế, giáo dục, hàng không

vũ trụ, cơ khí, xây dựng, thực phẩm, có thể nói ở đâu có nhu cầu về tái tạo môphỏng thiết kế ở đó có sự xuất hiện của in 3D Vậy in 3D là gì và những phẩnmềm công nghệ tạo ra cấu trúc vật thể cho in 3D sẽ được em trình bày trongluận án này Và đặc biệt quan trọng là phần mềm có chức năng chuyển ảnh từ2D sang 3D AGISOFT Photo Scan sẽ được giới thiệu cụ thể trong chương 3 sẽgiúp cho người đọc cảm nhận được những tính năng mới mẻ hiện đại của phầnmềm này Nội dung trình bày của em bao gồm các phần sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ in 3D

Chương 2: Sơ lược về các công nghệ tạo hình 3D đang sử dụng

Chương 3: Tìm hiểu phần mềm AGISOFT Photo Scan ứng dụng vào

xử lý ảnh 2D và 3D

Chương 4: Kết luận

Tài liệu tham khảo

Mục Lục

CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 3

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D 7

1.1 Sự tạo ảnh 3D và mắt người 7

1.2 Lịch sử của in 3D 8

1.3 Các vật liệu sử dụng trong in 3D 9

1.4 Lợi ích, ứng dụng của công nghệ in 3D 11

1.5 Công nghệ in 3D trên thế giới và Việt Nam 12

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TẠO MÔ HÌNH 3D ĐANG SỬ DỤNG 14

2.1 Quy trình và công nghệ 14

2.1.1 Giới thiệu về công nghệ in 3D Stereolithography ( SLA ) 14

2.1.2 Giới thiệu về công nghệ in Selective Laser Sintering (SLS) 16

2.1.3 Giới thiệu về công nghệ in Fused Deposition Modeling (FDM) 18

2.2 Một số phần mềm dùng cho thiết kế in 3D 19

2.2.1 Phần mềm OpenSCAD 19

2.2.2 Phần mềm Solidworks 3D CAD 20

2.2.3 Phần mềm TinkerCad 21

2.2.4 Phần mềm AGISOFT Photo Scan 22

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU PHẦN MỀM AGISOFT PHOTO SCAN 1.1 25

3.1 Giới thiệu phần mềm Agisoft Photo Scan 25

3.2 Một số yêu cầu về file đầu vào của phần mềm 27

3.3 Quy trình làm việc chung 29

3.4 Qúa trình chỉnh sửa 56

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D

1.1 Sự tạo ảnh 3D và mắt người

Một trong các thuộc tính quan trọng nhất của thế giới vật chất xung quanh

ta là sự tồn tại của không gian 3 chiều Con người có thể trực tiếp cảm nhậnkhông gian 3 chiều thông qua các giác quan ( thị giác, xúc giác, các cảm giácbản thể…), trong đó thị giác thu nhiều thông tin nhất Khi quan sát xung quanhbằng mắt, có hai yếu tố làm ta cảm nhận được chiều sâu hay khoảng cách, đó là

sự điều tiết thủy tinh thể và góc chập của 2 mắt Ấn tượng chìm hay nổi củakhông gian và các đối tượng có được nhờ sự tổng hợp của não bộ từ các hìnhảnh ghi nhận đồng thời từ mắt trái và mắt phải Nhờ tiếp thu thông tin từ hai gócnhìn khác nhau, thị giác hai mắt giúp chúng ta định được khoảng cách xa gần và

do đó, nhận thức được tính vô tận và liên tục của 3 chiều không gian

Nguyên lý căn bản của hầu hết các thể loại hình ảnh nổi là sự mô phỏng thịgiác hai mắt đối với đối tượng sự vật Nói các khác hiệu ứng 3D ở các loại ảnhnổi hay phim nổi đều giống nhau ở bản chất: nhằm gửi đến mắt trái và mắt phảingười quan sát một cách tách biệt hai hình ảnh tương ứng với hai góc lệch bêntrái và bên phải của đối tượng ( nếu tách biệt không tốt sẽ có hiện tượng nhòehình ) Sự chập ảnh vô thức của não bộ sẽ gây nên ấn tượng chìm hay nổi củađối tượng sự vật Đó là sự khác biệt lớn nhất đối với hình ảnh 2D truyền thống –người quan sát đứng ở bất kỳ góc nào thì mắt trai và mắt phải cũng chỉ nhìn thấymột khuôn hình giống hệt nhau

Ảnh 3 chiều ( ảnh 3D ) thực chất là một bức ảnh tích hợp ( intergratedpicture ) với một lượng thông tin nhiều gấp 10 – 20 lần so với một tấm ảnh bìnhthường Một bức ảnh 3 chiều thể hiện được toàn bộ quang cảnh sự vật theo mộtgóc nhìn 360 x 180 độ

Công nghệ 3D là công nghệ được xây dựng từ các phần mềm máy tính,được ra đời vào cuối thập niên 80 của thế kỷ trước và đang được phát triển rấtnhanh trên thế giới Công nghệ 3D có khả năng mô phỏng và giả lập thế giớithực từ các quần thể kiến trúc, mô hình, vật thể, nhân vật cho đến mô tả chất

liệu, ánh sáng, các chuyển động,… rất sát với thực tế thông qua các thao tácnhập các dữ liệu và tái tạo lại mô hình của đối tượng trong không gian 3 chiều.

In 3D là một quy trình in ra một mô hình có cấu trúc không gian từ cácphần mềm thiết kế để tạo thành từng lớp vật liệu chồng lên nhau,lớp này kế tiếplớp kia hình thành cấu trúc không gian cho vật Mỗi lớp được xem như là mặtcắt ngang vô cùng mỏng của vật thể

Năm 1987, một công nghệ tương tự khác là Selective Laser Sintering(SLS) được đăng ký quyền sáng chế bởi Carl Deckard SLS có nguyên lý tương

tự SLA: Xây dựng vật thể từ các lớp Nó tạo nên vật thể bằng cách sử dụng mộtlớp vật liệu ở dạng bột và sau đó dùng tia laser để liên kết các hạt bột lại vớinhau Năm 1989, công nghệ Deposition Modeling (FDM) đã được giới thiệu vàđăng ký bản quyền sáng chế bởi Scott Crump – người đồng sáng lập StratasysInc Các công nghệ này vẫn còn được công ty giữ độc quyền cho tới ngày nay.FDM là quá trình tạo nên vật thể bằng cách sử dụng 1 loại nhựa dẻo nóng (cùngloại sử dụng trong ép nhựa) được đùn ra từ một đầu in có thể kiểm soát nhiệt độ.Năm 1993, Viện Công nghệ Massachusetts ( MIT) đã cấp bằng sáng chếvới một cái tên khác là “ Kỹ thuật in không gian 3 chiều”, nó giống như kỹ thuật

in phun sử dụng máy in 2D

Trong suốt những năm 1990 và đầu những năm 2000 một loạt các côngnghệ mới tiếp tục được giới thiệu Năm 2000, máy in phun, in nhiều màu 3Dđầu tiên được sản xuất.

Năm 2005 các dự án RepRap được thành lập bởi tiến sĩ Adrian Bowyer tạiđại học Bath Nó nghiên cứu về việc sử dụng mã nguồn mở để thiết kế cấu trúccho vật thể Năm 2008 các vật liệu sinh học được tạo nên bởi phương phápFDM từ công ty Stratasys, từ đó các hệ thống chân giả và mô hình bắt đầu có sựphát triển lớn Các trang web về in 3D đã được phổ biến trên thị trường nhằmgiới thiệu và chia sẻ các tập tin tới người dùng

Năm 2009 mạch máu đầu tiên được in với sự phát triển của công nghệ insinh học và được thực hiện bởi tiến sĩ Gabor Các chi tiết máy móc, thiết bị, haycác mẫu xe ô tô, hàm nuôi cấy các tế bào sinh học cũng được phát triển cho tớingày nay

1.3 Các vật liệu sử dụng trong in 3D

Các loại vật liệu sử dụng trong in 3D tùy thuộc vào các phương pháp inkhác nhau, máy in 3D có thể sử dụng các loại vật liệu nhựa, kim loại, gốm sứ vàcác loại vật liệu sinh học

Nhựa: Hiện tại các máy in 3D sử dụng một công nghệ gọi là “ nóng chảycác sợi nhựa ( Fused filament fabrication, FFF)”

 PLA ( Acid Polylactic ) – PLA là chất liệu đơn giản nhất được dùngtrong máy in 3D Nó là vật liệu thân thiện với môi trường, an toàn và dễ sửdụng Loại nhựa này có thể phân hủy sinh học do được chế tạo từ nguồn gốctinh bột ngô và mía

 ABS ( Acrylonitrile butadiene styrene ) – ABS là loại vật liệu phổ biếnthứ 2 sau PLA Nó khá an toàn và có độ bền cao, được sử dụng rộng rãi trong chế tạo các tấm bảo vệ mui xe, hoặc các mô hình đồ chơi trẻ em

 PVA ( Polyvinyl Ancohol ) – Các dòng máy Makerbot Replicator thường sử dụng các loại nhựa này

Các loại bột: thường sử dụng với phương pháp in SLS, các loại bột nàygồm:

 Polyamide: là một polymer có chứa monome của amit tham gia vàoquá trình tạo thành liên kết peptide Polyamide có thể sử dụng cho các mô hìnhphức tạp, các mô hình chức năng Bột này thường có màu trắng.

 Alumide: là một loại bột được pha trộn từ bột nhôm xám vàpolyamide Hỗn hợp này bền hơn polyamide

 Multicolor: là loại vật liệu in chứa đầy đủ màu sắc

Các loại vật liệu khác:

 Titanium: là loại vật liệu nhẹ và có độ bền tốt nhất Vật thể được inbằng bột titanium, các hạt bột này liên kết với nhau sau khi tia laser chiếu vàotạo thành hình dạng vật thể

 Thép không gỉ, đồng: là các loại vật liệu giá thành rẻ hơn so với kimloại khác Các loại vật liệu này đều ở dạng bột và được liên kết tạo hình bằng tialaser nóng chảy các hạt bột thành liên kết

 Vàng, bạc: Đây là kim loại quý hiếm, ở dạng bột và thường được dùng

để chế tạo trang sức, các kim loại này thường hay có khuôn sáp đi cùng

 Gốm sứ: Loại vật liệu in 3D mà có vẻ ngoài sáng bóng, khả năng chịunhiệt cao và độ an toàn sử dụng cao Vật thể thường được tạo thành từ bột gốmsilica-alumina

 Vật liệu sinh học: các nghiên cứu về vật liệu sinh học ngày càng đượcnghiên cứu phát triển Các bộ phận cơ thể người đang được nuôi cấy và thay thếcho các bộ phận hỏng như da, thận, xương giả, bang quang…

 Một số thực phẩm: chocolate, mỳ ống, thịt…

1.4 Lợi ích, ứng dụng của công nghệ in 3D

Lợi ích của công nghệ in 3D:

Thứ nhất đây là ngành sản xuất giá rẻ Các máy in 3D có sức thu hút mạnh

vì có thể tiết kiệm được tới 70% do phí tổn vận chuyển và phí tổn đóng gói, cần

ít nhân lực, các nguyên liệu thì rẻ hơn

Thứ hai ngành in 3D là ngành sản xuất nhanh Sản phẩm được tạo ra nhanhchóng so với sản xuất thủ công hiện tại

Thứ ba ngành in 3D khuyến khích được các ý tưởng sáng tạo không giớihạn về thiết kế Ngăn chặn việc rò rỉ thông tin nhờ các mẫu được thực hiện trựctiếp tại công ty

Thứ tư đây là ngành in tiết kiệm nguyên vật liệu và cũng có thể sử dụngnguyên vật liệu tái chế nên an toàn và bảo vệ được môi trường.

Ứng dụng của công nghệ in 3D

Ngành y tế: Triển vọng dùng trong y tế của in 3D đang phát triển với tốc độcực kỳ nhanh chóng, các chuyên gia đang sử dụng in 3D để in các mẫu răng,hàm giả, các bộ phần cấu trúc xương, lồng ngực nhân tạo, tay chân giả, hay các

cơ quan nội tạng In 3D đã được sử dụng để in nội tạng từ chính tế bào của bệnhnhân Điều nay có nghĩa là bênh nhân không còn phải chờ đợi một thời gian dài

từ nguồn hiến nội tạng Việc cấy ghép các mô hay cơ quan cũng được thực hiện

dễ dàng hơn Tiến sỹ Anthony Alata, Viện nghiên cứu y học tái sinh, WakeForest đã từng làm cả thế giới bất ngờ tại diễn đàn TED Talks về việc tạo ra quảthận nhân tạo bằng tế bào sống

Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ: Việc sự dụng các chi tiết làm từnguyên vật liệu nhẹ, và có cấu tạo chức năng giống với các vật được chế tạo thủcông đã giúp cải thiện đáng kể về khối lượng của máy bay, vệ tinh Gần đây, mộtvòi phun động cơ tên lửa của NASA được tạo nên từ máy in 3D đã được thửnghiệm về độ nóng bằng lửa

Ngành công nghiệp tự động hóa: Việc sử dụng in 3D được phát triển đểthẩm tra cấu trúc thiết kế Các nguyên mẫu của nhiều bộ phận được in ra trongsản xuất ô tô, linh kiện điện từ, chi tiết máy móc

1.5 Công nghệ in 3D trên thế giới và Việt Nam

Hiện nay, khả năng tạo mẫu nhanh của máy in 3D đã được ứng dụng phổbiến rộng khắp nhiều lĩnh vực từ kiến trúc, xây dựng, thời trang, mỹ thuật, yhọc, thẩm mỹ, giáo dục, đến các ngành công nghiệp sản xuất khác như hàng tiêudùng, ô tô, máy bay, vũ trụ

Tại Mỹ, công nghệ SLS ( Selective Laser Sintering ) đã được phát triển tạiĐại học Texas dưới sự bảo trợ của cơ quan đặc trách nghiên cứu quốc phòng caocấp của Mỹ ( DARPA ) Tổng thống Obama cũng đề cập đến Viện công nghệ sảnxuất phụ trợ ( NAMII ) “America Makes”

NAMII được thành lập năm 2012 như một đối tác tư nhân thúc đẩy công

tranh của ngành NAMII đonga vai trò hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và thúc đẩythực hiện, tạo điều kiện cho hợp tác giữa công ty, các trường Đại học và các tổchức phi lợi nhuận; đồng thời hỗ trợ các hoạt động giao dục đào tạo liên quanđến sản xuất Năm 2014, NAMII đầu tư 9 triệu USD cho các dự án nghiên cứuứng dụng in 3D, các chủ dự án góp ngân sách 19,3 triệu USD, như vậy tổng vốnđầu tư của nhà nước và tư nhân lên đến gần 30 triệu USD.

Bên cạnh đó, Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) là một trong những đơn vịủng hộ chính cho in 3D ở Mỹ, đặc biệt là các dự án đầu tư cho nghiên cứu Từnăm 1986 đến 2012 quỹ này đã cung cấp hơn 200 triệu USD cho công nghệ in3D

Bộ quốc phòng ( DOD ) cũng là đơn vị tài trợ cho in 3D qua các cơ quankhác nhau của bộ như là DARPA và văn phòng nghiên cứu Hải quân (ONR)

Tại Trung Quốc, quốc gia này có tham vọng tận dụng lợi thế của côngnghệ in 3D để đưa vào lĩnh vực sản xuất Năm 2012, Trung Quốc đã đưa ngànhcông nghệ in 3D vào Chương trình Nghiên cứu và Phát triển công nghệ caoquốc qua của Bộ Khoa học và Công nghệ Chính phủ Trung Quốc cấp hơn 6,5triệu USD tài trợ cho các nghiên cứu tập trung về công nghệ 3D

Bên cạnh đó, tháng 6/2013, Chính phủ Trung Quốc cam kết đầu từ 245triệu USD cho công nghệ này trong suốt bảy năm tiếp theo Và Viện nghiên cứu3D cũng được thành lập trong năm 2013 Thông qua việc cộng tác với cáctrường đại học, Viên nghiên cứu ngày sẽ thực hiện các nghiên cứu về công nghệ

in 3D cũng như tiến hành thương mại hóa cũng như triển khai các hoạt động liênquan đến in 3D Trung Quốc cũng là nước đầu tiên trên thế giới mở bảo tàngnghệ thuật in 3D tại Bắc Kinh năm 2013

Tại Anh, đầu năm 2014 thủ tướng Anh cũng công bố họ sẽ thành lập mộttrung tâm in 3D quốc gia với khoản đầu tư 25 triệu USD Tháng 6/2013, Ủy banchiến lược công nghệ ( TSB ) – cơ quan sáng tạo của Vương quốc Anh – cùngvới ba hội đồng nghiên cứu đã giới thiệu một chương trình hỗ trợ trị giá 13,9triệu USD từ chính phủ cho các công ty tư nhân để phát triển sản xuất công nghệ

in 3D Ngoài ra bộ giáo dục Anh cũng dành sự quan tâm cho in 3D, trong năm

2012-2013, một dự án thí điểm được thực hiện tại 21 trường học nhằm kiểm trakhả năng sử dụng máy in 3D trong mô hình giáo dục STEM

( Science- Technology- Engineering – Mathematics, mô hình với nền tảng Côngnghệ thông tin và Robots)

Tại Nhật, chính phủ Nhật là một trong những chính phủ sớm nhận ra tầmquan trọng của công nghệ in 3D Chiến lược Tái tạo Nhật Bản được thông qua06/2013, bao gồm công nghệ in 3D và khuyến khích đầu tư vào công nghệ nàysong song cùng các công nghệ tiên tiến hàng đầu khác tại Nhật Bản Bộ Kinh

Tế, Thương mại và Công nghệ Nhật Bản ( METI ) sẽ trợ giá mua mày in 3D chonhiều trường đại học và cao đẳng kỹ thuật Các khoản trợ cấp này dự kiến sẽđược mở rộng cho các trường trung học cơ sở sau này Ngoài ra, METI dànhkhoảng 44 triệu USD trong ngân sách 2014 để hỗ trợ các nghiên cứu và pháttriển liên quan đến việc sử dụng in 3D trong sản xuất kim loại

Ngoài ra một số các trường đại học cũng đầu tư vào lĩnh vực nghiên cứuphát triển công nghệ 3D và các ứng dụng của nó như đại học Wollongong,Australia; Đại học Sydney; Đại học Harvard; Đại học Stanford; Viện công nghệMassachusetts nghiên cứu về 3D sinh học

Hiện nay, ngành in 3D chỉ mới xâm nhập thị trường Việt Nam trongnhững năm gần đây Chủ yếu xuất hiện nhỏ lẻ và mang tính chất tìm hiểu, sốlượng máy in 3D cũng là các nguồn từ công ty nước ngoài, việc thiết kế sáng tạomẫu vẫn chưa được đầu tư cao Hy vọng trong thời gian không xa, thị trườngcông nghệ in 3D tại Việt Nam có bước phát triển hơn nữa

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TẠO MÔ HÌNH

3D ĐANG SỬ DỤNG

2.1 Quy trình và công nghệ

2.1.1 Giới thiệu về công nghệ in 3D Stereolithography ( SLA )

Stereolithography ( SLA ) được phát triển bởi Charles Hull (1986) Côngnghệ này sử dụng chất liệu chính là photopolymer dạng lỏng Từ file hình ảnh3D dưới tác dụng của chùm tia laser UV được điều khiển bởi hệ thống máy tính

sẽ chiếu lên bề mặt của lớp polymer lỏng, làm cho polymer cứng lại Các phầnsau đó được hạ xuống đến độ sâu tương ứng với độ dày ( thường từ 0.05 – 0.15

mm ) của phần mặt cắt ngang tiếp theo cho tới khi hoàn thiện sản phẩm Độchính xác của công nghệ này thường nhỏ hơn 0.5 mm, nó tạo ra lớp bề mặt sảnphẩm khá trơn và mềm mại Công nghệ này rất phù hợp cho việc tạo khuôn đúc

có độ chính xác cao, cũng như các mẫu chức năng mô hình sản phẩm gốc

Thời gian để in các sản phẩm cũng phụ thuộc vào kích thước của sảnphẩm, kích thước máy, và độ phân giải đạt được Đối với các sản phẩm kíchthước nhỏ thường được sản xuất với máy nhỏ, và thường mất từ 6 đến 12 giờ để

in Còn các sản phẩm lớn, kích thước vài mét thì có thể mất đến vài ngày để in.Thông thường người ta hay in các mô hình mẫu nhỏ cho sản phẩm lớn Từ đó cóthể kiểm tra nguyên mẫu này về hình thức trước khi sản xuất sản phẩm thật

Hình 2.1.1 A: Công nghệ Stereolithography ( SLA )

Hình 1.1.1 B : Cấu trúc của một hệ thống SLA

2.1.2 Giới thiệu về công nghệ in Selective Laser Sintering (SLS)

Selective Laser Sintering (SLS) được phát triển từ nguyên mẫu của CharlesHull, nguyên lý in tương tự như công nghệ SLA nhưng thay vì sử dụng vật liệuđầu vào dạng lỏng thì ta sử dụng dạng bột Đây là điểm khác nhau giữa SLA vàSLS, các lớp vật thể được tạo nên bởi sự liên kết nóng chảy bằng tia laser nănglượng cao( ví dụ: laser CO2, laser Diot ) Quá trình SLS bắt đầu bằng việc táchcác dữ liệu 3D CAD thành các lớp rồi chuyển giao đến thiết bị điều khiển Đầulaser tạo liên kết các hạt bột với nhau, lớp đầu tiên bắt đầu được hình thành, sau

đó 1 con lăn trượt qua phủ lên 1 lớp bột mỏng nữa và liên kết lớp thứ hai, quátrình cứ diễn ra cho tới khi hết các lớp sản phẩm Các lớp bột mỏng được chứatrên khay để vật liệu Vật liệu dạng bột rất đa dạng như PolyStyren, Nylon, thủy

tinh, gốm sứ, thép, titanium, nhôm, bạc, vàng ….Sau khi có được sản phẩm in,các bột còn dư thừa có thể được tái sử dụng cho các lần in tiếp theo.

Hình 2.1.2 : Cấu trúc của hệ thống in SLS

Bất kỳ loại laser năng lượng cao nào cũng có thể sử dụng miễn là tia laser

đó phải đủ nhiệt để làm nóng chảy các hạt bột Có hai loại tia laser thường hay được sử dụng là laser Diot và laser CO2

Ưu điểm Nguồn laser nhỏ và khối

lượng nhẹ nên có để lắp đặt trực tiếp trên hệ thống chuyển động

Nguồn cũng không quá nóng nên hệ thống tản nhiệt đơn giản làm cho cấu trúc của máy

Laser CO2 có bước song 10.4 um, nên không xảy ra vấn đề gì với vật liệu màu trắng và trong suốt

Chế độ làm việc đơn giản,nguồn điện áp nhỏ Các mạch điện cấp nguồn tương đối đơn giản

Tốc độ hoạt động của laser CO2 nhanh hơn so với laser diot

Nhược

điểm

Các loại bột trắng hoặc trong suốt thì khó khan hơn trong quá trình kiểm tra Cần sử dụng các loại bột tối màu để được kết quả tốt nhất Điều này trái ngược với laser CO2 vùng làm việc xa so với ánh sáng hồng ngoại

Laser CO2 cấu trúc phức tạp và cồng kềnh,ví dụ như 1 ống laser 40W dài 70cm và nặng 2kg, nên không thể gắn cùng hệ thống di chuyển mà phải có 1 hệ thống gương phản chiếu đi kèm

Laser diot công suất cao ( hàng chục Watts) có giá thành đắt hơn laser CO2 cùng công suất

Nguồn laser CO2 hoạt động ở mức điện áp cao có thể lên đến hàng chục ngàn Volt Nên cần hệ thống cấp điện đặc biệt

Nguồn cần làm mát bằng nước, nên làm tăng sự cồng kềnh của hệ

thống, và không an toàn với nguồn điện áp cao

Trong quá trình in cho vật liệu sử dụng bị nung chảy liên kết với nhau nênthường sẽ có mùi khó chịu, do đó hệ thống cần được đảm bảo kín và có bộ phậnlọc không khí ví dụ như than hoạt tính để tránh mùi có thể bay ra môi trườnglàm việc

2.1.3 Giới thiệu về công nghệ in Fused Deposition Modeling (FDM)

Được phát minh vào cuối những năm của thập niên 1980 bởi ScottCrump, FDM hoạt động trên nguyên tắc đùn vật liệu nóng chảy bằng đầu in.Quá trình FDM được bắt đầu bằng cách chia thành các lớp từ file dữ liệu CAD,các phần mềm xử lý tập tin STL, máy có thể phân chia ra thành nhiều loại vật

liệu và màu sắc khác nhau trên cùng 1 vật thể, các đầu phun được điều khiển đểphun chính xác vào các vị trí thiết kế, từ đó tạo thành các lớp chồng lên nhau,các vật liệu này sau khi ra khỏi đầu in thường khô nhanh chóng, định hình kíchthước, hình dạng cho vật thể Độ chính xác của đầu phun có thể đạt được là 0,1

mm Sản phẩm hoàn thành có thể chuyển đến các khâu làm nhẵn hoặc sơn đểtạo tính thẩm mỹ cho sản phẩm Công nghệ này thường sử dụng các vật liệu nhưAcrylonitrile Butadiene Styrene ABS, Polylactic acid PLA, Polycarbonate PC,Polyamide PA, Polystyrene PS, lignin…

Các vật thể in của phương pháp này thường là các mẫu ý tưởng của thiết

kế kiến trúc, nghiên cứu khoa học, thiết kế đồ họa 3D, quảng cáo…Các mẫuchức năng mô phỏng khuôn mẫu, các chi tiết thay thế, cánh tuabin, các chi tiết

gá đặt, định vị

Hình 2.1.3 : Cấu trúc hệ thống in FDM.

Các bước cơ bản tạo nên vật thể bằng công nghệ FDM

Bước 1: Chuẩn bị tập tin thiết kế ví dụ như CAD rồi chia nhỏ thành cáclớp mỏng với chiều dày từ 0,005 inch (0,127 mm) đến 0.013 inch (0,3302 mm).

Bước 2: In mẫu thiết kế, các đầu in chứa vật liệu với màu sắc khác nhau,cũng có thể là hai vật liệu khác nhau được đùn ra ở đầu in theo các lớp đã chiasẵn ở bước 1

Bước 3: Hoàn thiện sản phẩm sau cùng Lấy sản phẩm ra và làm sạchnhững vị trí dư thừa, đánh bóng hay phun sơn hoàn thiện sản phẩm

2.2 Một số phần mềm dùng cho thiết kế in 3D

2.2.1 Phần mềm OpenSCAD

OpenSCAD là một phần mềm có thể tạo mẫu mô hình 3D, đây là phầnmềm dùng cho Linux/ Unix, Windows và Mac OS X Nó không tập trung vàomẫu mang tính nghệ thuật mà tập trung vào yếu tố chi tiết như là chi tiết máy,hình khối hình học Vì vậy, phần mềm này tập trung ở phần tạo nên các chi tiếtmáy hơn là các mẫu nghệ thuật OpenSCAD không phải là phần mềm tương tác

mà nó gần giống như người biên dịch lại ý tưởng của người thiết kế dưới dạng3D, điều này giúp bạn kiểm soát được quá trình tạo mẫu và dễ dàng thay đổi bất

cứ bước nào trong quá trình tạo mẫu Các mô hình mẫu được xác định bằng cáchnhập vào các thông số không gian, hàm tạo thành OpenSCAD sử dụng tập tinđịnh dạng DXF, STL, OFF có hai vùng làm việc chính là Preview và Render.OpenSCAD tạo ra dưới 2 kiểu mẫu: Cấu trúc không gian và dạng 2D sang 3D.Lợi ích của OpenSCAD: Nó được thiết kế dành cho người dùng đã hiểu biết vềlập trình, nó gần giống như 1 ngôn ngữ lập trình thay vì phần mềm CAD Nó dễdàng trong việc thay đổi thông số vật thể, thiết kế giao diện đơn giản

Hình 2.2.1: Giao diện làm việc của phần mềm OpenSCAD.

2.2.2 Phần mềm Solidworks 3D CAD

Solidworks 3D CAD là một phần mềm thiết kế cơ khí 3D, chạy trên hệđiều hành Windows, nó vốn được coi là “tiêu chuẩn cho thiết kế công nghiệp”.Solidworks 3D CAD được biết đến với khả năng dễ dàng kết hợp với một loạtcác công cụ vẽ, lắp ráp, phân tích thiết kế, xây dựng mô hình dựa trên cách tiếpcận các thành phần tham số để tạo mô hình Solidworks tạo nên bề mặt vật dựatrên các bề mặt phẳng với diện tích nhỏ tạo nên cảm giác độ cong Hệ thống nàycho phép ta đạt được độ chính xác cao hơn so với phương pháp khác Thay vì sửdụng mô hình đa giác, Solidworks dựa trên bản phác thảo không gian làm chocác kích thước chính xác hơn nhiều Định dạng STL có sẵn giúp nó đạt được độchính xác cao, điều đó giúp cho người dùng dễ dàng xuất file và in với máy in3D được kết nối

Hình 2.2.2 : Mẫu được tạo ra với các mặt phẳng khác nhau.

2.2.3 Phần mềm TinkerCad

TinkerCad là một phần mềm thiết kế 3D trực tuyến đơn giản giúp ta có thểtạo nên mô hình đồ chơi, các mẫu trang sức mà bất kỳ 1 nhà thiết kế khôngchuyên nào cũng có thể sử dụng

Các thiết kế của TinkerCard có thể sử dụng để in trực tiếp bằng máy in 3D

Để bắt đầu sử dụng TinkerCard chúng ta có thể mở các trình duyệt Web nhưGoogle Chrom hoặc Mozilla Firefox, sau đó tạo tài khoản với các thông tin cánhân Chúng ta có thể tạo các mẫu thiết kế riêng bằng cách chọn “Create newdesign”

Hình 2.2.3: Giao diện làm việc của TinkerCard

Bước 2: Lựa chọn các đối tượng hình học có sẵn bên thanh công cụ, ta cóthể điều chỉnh kích thước của các đối tượng hình học này Các chức năng dễ

dàng sử dụng như là: Di chuyển hình học, phóng to, thu nhỏ, kết hợp và táchkhối hình, sao chép, dán, nhân rộng, thay đổi màu sắc.

Bước 3: Sử dụng linh hoạt các góc nhìn đối với vật thể Sau đó vẽ và ghépcác phần chi tiết của vật thể lại với nhau để đạt được hình khối mong muốn.Bước 4: Xuất file dữ liệu, file được lưu cho in ấn ở định dạng STL

Ưu nhược điểm của TinkerCard:

Ưu điểm: Đây là một web ứng dụng nên việc sử dụng không mấy khó khăn,mọi người dùng đều có thể sử dụng được

Nhược điểm.Ứng dụng này không thực sự chuyên nghiệp nên tính thẩm mỹkhông cao, chất lượng file xuất cũng không đảm bảo đủ dung lượng xuất

2.2.4 Phần mềm AGISOFT Photo Scan

Agisoft PhotoScan là một giải pháp mô hình hóa 3D dựa trên hình ảnhtiên tiến nhằm tạo ra nội dung chất lượng 3D chuyên nghiệp từ hình ảnh tĩnh.Dựa trên công nghệ multi-view xây dựng ảnh 3D mới nhất Hình ảnh có thểđược lấy từ bất kỳ vị trí, điều kiện là đối tượng được xây dựng lại có thể nhìnthấy ít nhất hai hình ảnh Cả hai liên kết hình ảnh và mô hình 3D tái thiết hoàntoàn tự động

Hoạt động của phần mềm

Nói chung mục đích cuối cùng của hình ảnh được tạo ra với PhotoScan làxây dựng một mô hình 3D kết cấu Các thao tác của hình ảnh xử lý và xây dựng

mô hình 3D bao gồm bốn giai đoạn chính

1 Giai đoạn đầu tiên là chỉnh camera Ở giai đoạn này PhotoScan tìmkiếm điểm chung về hình ảnh và phù hợp với chúng, cũng như nó tìm thấy vị trícủa máy ảnh cho mỗi hình ảnh và cải tiến các thông số hiệu chỉnh camera Kếtquả là một đám mây điểm thưa thớt và một tập hợp các vị trí máy ảnh được hìnhthành Các đám mây điểm thưa thớt này là kết quả của sự liên kết hình ảnh và sẽkhông được sử dụng trực tiếp trong quá trình xây dựng mô hình 3D tiếp tục Tuynhiên nó có thể được xuất ra để sử dụng cho các chương trình bên ngoài Ví dụ,

các điểm mô hình đám mây thưa thớt có thể được sử dụng trong một trình soạnthảo 3D như một tài liệu tham khảo Ngược lại, tập hợp các vị trí máy ảnh là cầnthiết để biết thêm mô hình 3D xây dựng bởi PhotoScan.

2 Giai đoạn tiếp theo là xây dựng đám mây điểm dày đặc Dựa trên vị trímáy ảnh ước tính và hình ảnh cho mình một điểm đám mây dày đặc được xâydựng bởi PhotoScan Đám mây dày đặc điểm có thể được chỉnh sửa và phân loạitrước khi xuất ra hoặc tiến tới hệ thống mô hình lưới 3D

3 Một ma trận được xây dựng lưới PhotoScan dựng lại một lưới đa giác3D đại diện cho bề mặt đối tượng dựa trên các đám mây điểm dày đặc Ngoài ra

có một đám mây điểm dựa trên phương pháp mô tả hình học nhanh chóng dựavào các điểm của đám mây thưa thớt Thông thường có hai thuật toán có sẵntrong PhotoScan có thể được áp dụng để tạo lưới 3D: Height Field - cho bề mặtloại phẳng, Arbitrary - cho bất kỳ loại đối tượng

Sau khi xây dựng các lưới, có thể chỉnh sửa nó Một số điều chỉnh, nhưlưới decimation, loại bỏ các thành phần tách rời, đóng các lỗ trong lưới,… có thểđược thực hiện bởi PhotoScan Để chỉnh sửa phức tạp hơn, bạn phải tham giavào các công cụ biên tập 3D bên ngoài PhotoScan cho phép xuất ra lưới, chỉnhsửa nó bằng các phần mềm khác và nhập nó trở lại

4 Sau khi xây dựng lại hình học (tức là lưới), nó có thể được cấu trúc lại

và / hoặc sử dụng cho thế hệ orthophoto Một số chế độ mạng dệt có sẵn trongPhotoScan

Trong các phần mềm đã kể trên có thể nói tính hữu dụng của phần mềmAGISOFT Photo Scan rất cao, trong đồ án này em tập trung vào tìm hiểu sâu các

chức năng sử dụng của phần mềm này Cụ thể trong chương 3.

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU PHẦN MỀM AGISOFT PHOTO SCAN 1.1

3.1 Giới thiệu phần mềm Agisoft Photo Scan

Phần mềm Agisoft PhotoScan là một phần mềm giải pháp mô hình hóa3D độc lập có thể thực hiện xử lý hình ảnh kỹ thuật số và tạo ra dữ liệu khônggian 3D Dựa trên công nghệ Multi-view, nó liên kết hình ảnh lại và xây dựngcấu trúc 3D hoàn toàn tự động dựa trên nguồn ảnh dữ liệu

Các quy trình xây dựng và xử lý hình ảnh gồm 4 bước chính

Bước 1: Hiểu chỉnh và điều khiển camera, ở giai đoạn này phần mềm sẽ

tìm kiếm các điểm chung về hình ảnh phù hợp với vật thể được chụp cũng nhưxác định vị trí máy ảnh chụp

Bước 2: Xây dựng vùng điểm ảnh Dựa trên vị trí và góc chụp hình ảnh,

phần mềm ước tính vị trí máy ảnh chụp và khoảng cách tạo nên vùng điểm ảnh

Bước 3: Xây dựng cấu trúc 3D dựa trên độ dày vùng điểm ảnh Có hai

thuật toán để tạo cấu trúc 3D là Height Field – cho bề mặt hình ảnh phẳng vàArbitrary – cho b t k  b  m t hình  nh nào. Sau khi xây d ng h  th ng c u trúcấ ỳ ề ặ ả ự ệ ố ấ

ph n nào c n đi u ch nh thì c n đi u ch nh l i đ  lo i b  các vùng d  th a, cóầ ầ ề ỉ ầ ề ỉ ạ ể ạ ỏ ư ừ

th  đi u ch nh b ng các ph n m m khác r i đ a l i vào ể ề ỉ ằ ầ ề ồ ư ạ PhotoScan

B c 4:ướ  Sau khi hình d ng c a v t th  đ c xây d ng, ch nh s a hoànạ ủ ậ ể ượ ự ỉ ửthi n ta có th  xu t file.ệ ể ấ

3.2 Phương thức cài đặt

Yêu cầu hệ thống với cấu hình tối thiểu

• Windows XP hoặc mới hơn (32 hoặc 64 bit), Mac OS X Snow Leopardhay cao hơn, Debian / Ubuntu (64 bit)

• Intel Core 2 Duo hoặc tương đương

• 2GB RAM

Trong đó cấu hình đề nghị là:

• Windows XP hoặc mới hơn (64 bit), Mac OS X Snow Leopard các đờisau, Debian / Ubuntu (64 bit)

• Bộ xử lý Intel Core i7

• 12GB RAM

Số lượng ảnh có thể được xử lý bởi PhotoScan phụ thuộc vào RAM vàxây dựng lại các thông số có sẵn được sử dụng Giả sử có một độ phân giải hìnhảnh duy nhất là số thứ tự của 10 MPx, 2GB RAM là đủ để tạo ra một mô hìnhdựa trên 20 đến 30 hình 12GB bộ nhớ RAM sẽ cho phép để xử lý lên đến 200-

Bảng dưới đây liệt kê các thiết bị hỗ trợ hiện nay (trên nền tảng Windows)

Bảng 3.1 Hỗ trợ GPU Desktop trên nền tảng Windows

Quá trình cài đặt

Cài đặt PhotoScan trên Microsoft Windows

Để cài đặt PhotoScan trên Microsoft Windows chỉ cần chạy file msi tải về vàlàm theo hướng dẫn

Cài đặt PhotoScan trên Mac OS X

Mở hình ảnh dmg tải về và kéo ứng dụng PhotoScan đến vị trí mong muốn trên

ổ cứng của bạn

3.2 Một số yêu cầu về file đầu vào của phần mềm

Hình ảnh đầu vào có thể được chụp bằng thiết bị kỹ thuật số với các yêucầu sau đây:

- Trang thiết bị: Máy ảnh chụp với độ phân giải từ 5 Mpix trở lên, tránh

những góc chụp quá rộng, tốt nhất là 50mm chiều dài tiêu cự ống kính máy ảnh( tương đương 35mm phim ) Độ dài tiêu cự nên được thiết lập sẵn, hoặc để tối

đa hoặc tối thiểu, tránh thay đổi tiêu cự khi chụp ảnh

- Cài đặt camera: Sử dụng đuôi TIFF để lưu, ảnh chụp ở độ phân giải

tối đa, dộ mở tiêu cự vừa đủ để hình ảnh sắc nét, không bị mờ Tốc độ màn trậpcần phải đạt được cao để tránh bị mờ ảnh do một số biến động của hệ thốngchụp không mong muốn

- Đối tượng được chụp: Tránh các bền mặt đối tượng chụp sáng bóng,

bề mặt gương, vật trong suốt Nếu vẫn phải chụp các vật này nên để vật dướinền tối Tránh các đối tượng hoàn toàn nhẵn phẳng và không di chuyển đốitượng khi chụp

- Hình ảnh trước khi xử lý: PhotoScan làm việc với những ảnh gốc, vì

vậy không được làm thay đổi về kích thước hay xoay sửa hình ảnh

- Đối tượng chụp: Số lượng bức ảnh càng nhiều càng tốt, đối tượng

được chụp luôn ở trung tâm máy ảnh Không nên cố gắng chụp toàn bộ đốitượng trong 1 bức ảnh đối với vùng chụp có diện tích lớn, mà sẽ chia ra chụp nốitiếp các bức nhỏ với khoảng cách chụp là như nhau Nguồn sáng chụp ảnh phải

ổn định, tránh các ánh sáng nhấp nháy như đèn flash Xác định trước khoảngcách với đối tượng được chụp

Đối tượng độc lập ( Sai ) Đối tượng độc lập ( Đúng )

3.3 Quy trình làm việc chung

Xử lý ảnh với PhotoScan gồm các bước sau đây:

• Chuyển ảnh vào PhotoScan;

• Kiểm tra các ảnh được chuyển vào, loại bỏ những ảnh không cần thiết;

• Sắp xếp ảnh;

• Xây dựng vùng điểm ảnh;

• Xây dựng cấu trúc đa giác không gian của đối tượng;

• Tạo dựng kết quả thu được cuối cùng

• Xuất file

PhotoScan sử dụng ảnh có các định dạng sau: JPEG, TIFF, PNG, BMP,PPM, MPO còn các định dạng khác sẽ không hiển thị được trong hộp thoại AddPhotos Để có thể dùng những ảnh này người dùng cần chuyển đổi chúng về cácđịnh dạng được hỗ trợ Nếu bạn đã Add một số ảnh không mong muốn, bạncũng có thể dễ dàng xóa nó đi

Kiểm tra hình ảnh đầu vào

Ảnh được thêm vào hiển thị trên của sổ Workspace cùng với trạng tháiđánh dấu Những đánh dấu sau đây sẽ xuất hiện bên cạnh tên ảnh:

Photo Scan hỗ trợ xử lý các ảnh đa phổ lưu lại định dạng TIFF đa kênhmàu Các giai đoạn xử lý chính cho hình ảnh đa phổ được thực hiện dựa trên cáckênh màu chuyên nghiệp, được người dùng lựa chọn Trong xuất ảnhorthophoto, tất cả các dải quang phổ được xử lý với nhau để tạo thànhorthophoto đa phổ giống như trong ảnh nguồn.

Các quy tắc chung để xử lý ảnh đa phổ không khác biệt nhiều so với xử lýảnh thường, ngoại trừ các bước lựa chọn kênh màu riêng được thêm vào trongquá trình này Để có kết quả tốt nhất, người dùng nên chọn dải quang phổ saocho sắc nét và nhiều chi tiết càng tốt

Sắp xếp ảnh

Khi ảnh được add vào Photo Scan chúng cần được liên kết lại Ở giaiđoạn này Photo Scan tìm vị trí cho mỗi bức ảnh và định hướng xây dựng lại môhình điểm ảnh Sau khi sắp xếp hoàn thành, các vùng điểm ảnh thưa thớt sẽ hiểnthị Người dùng có thể kiểm tra lại các vùng điểm ảnh và loại bỏ các ảnh đặt sai

vị trí

Chất lượng hình ảnh

Ảnh đầu vào chất lượng kém, có thể ảnh hưởng tới kết quả Để có thểloại trừ các ảnh kém chất lượng này Photo Scan có tính năng dự đoán tự độngchất lượng ảnh, các ảnh chất lượng kém được đề xuất loại bỏ trước khi xây dựnglại cấu trúc

Chọn lọc ảnh theo cặp định trước

Quá trình liên kết các tập ảnh lớn có thể mất thời gian dài Để rút ngắnthời gian này việc lựa chọn các cặp ảnh được đưa ra Trong chế độ lựa chọn theocặp các hình ảnh được chụp tại cùng vị trí camera được chồng lên nhau

Khi dữ liệu ảnh được add vào, Photo Scan tạo nên vùng điểm ảnh, bướcnày bao gồm quá trình phát hiện điểm và liên kết các điểm với nhau tạo nên hệthống các điểm Các vùng điểm này dần được phủ bởi các điểm dày đặc tạothành mật độ và cấu trúc vật thể

Ở giai đoạn tái thiết này dựa vào đặc điểm của vùng điểm ảnh mà PhotoScan tính toán chiều sâu cho mỗi hình ảnh Do một số yếu tố như kết cấu kém,hình ảnh không tập trung cũng ảnh hưởng tới khả năng tái tạo ảnh

Lưu kết quả trung gian

Một số giai đoạn trong việc tái thiết mô hình 3D có thể mất thời gian dài,quy trình làm việc của phần mềm có thể kéo dài trong 4 – 6 giờ khi mô hình đóđược tái thiết từ hàng trăm bức ảnh Nó không thể lưu kết quả hoàn tất trong 1lượt chạy Do đó, Photo Scan có thể lưu file trung gian lại

File này có thể chứa các thông tin sau: Danh sách các hình ảnh với đườngdẫn tham chiếu đến file ảnh.Dữ liệu được liên kết với hình ảnh như vị trí, gócchụp của camera

Xuất file

Photo Scan hỗ trợ xuất file ở các mức tùy chọn khác nhau Độ thưa, dàyđặc của các vùng điểm, file ảnh 3D tới file in Dựa trên các mục đích khác nhau

mà ta lựa chọn xuất file cho in ấn hoặc cho chế độ chỉ xem

Chỉnh sửa, biên tập sử dụng công cụ Masks

Mask được sử dụng để xác định những vùng để không gây ra sự nhầm lẫntrong quá trình tái tạo ảnh Mask có thể được dùng trong các giai đoạn xử lý sau

 Liên kết các bức ảnh

 Xây dựng vùng điểm ảnh

 Xây dựng cấu trúc 3D

 Xuất file orthophoto

Phân loại vùng điểm mật độ cao

Photo Scan không những cho phép tạo ra và hình dung vùng điểm mật độcao mà nó còn phân loại điểm trong vùng này Có hai chế độ phân loại là tựđộng phân loại và phân loại bằng sự lựa chọn vùng điểm của người dùng

Để chọn kênh chủ

1 Thêm hình ảnh đa phổ để các dự án sử dụng Thêm ảnh từ menuWorkflow hoặc nút Add Photos trên thanh công cụ

2 Chọn Cài Master Channel lệnh từ menu ngữ cảnh đoạn trong khungWorkspace.

3 Trong hộp thoại Set Master Kênh chọn kênh được sử dụng như là bậcthầy và nhấn nút OK Hiển thị hình ảnh trong cửa sổ PhotoScan sẽ được cậpnhật theo sự lựa chọn kênh master

Chú ý

• Set Master Channel lệnh có sẵn cho hình ảnh RGB là tốt Bạn có thể

có thể cho biết chỉ có một kênh được sử dụng làm cơ sở cho việc xử lý ảnh trướchoặc để lại các giá trị tham số như mặc định cho tất cả ba kênh được sử dụngtrong xử lý

Quá trình xuất orthophoto đa phổ được hỗ trợ định dạng tệp GeoTiff chỉ.Khi quá trình xuất trong các định dạng khác, chỉ có kênh tổng thể sẽ được cứu

Sắp xếp các ảnh

Một khi ảnh được nạp vào PhotoScan, họ cần phải được liên kết Ở giaiđoạn này PhotoScan tìm vị trí máy ảnh và định hướng cho mỗi bức ảnh và xâydựng một mô hình đám mây điểm thưa thớt

Để sắp xếp một bộ ảnh chụp

1 Chọn Align hình ảnh từ menu Workflow

2 Trong hộp Align Photos thoại chọn các tùy chọn liên kết mong muốn.Nhấn nút OK khi hoàn tất

3 Hộp thoại tiến trình sẽ xuất hiện hiển thị trạng thái xử lý hiện hành Đểhủy bỏ chế bấm nút Cancel

Để sắp xếp lại một tập hợp con của ảnh

1 Reset chỉnh cho máy ảnh đặt sai vị trí bằng cách sử dụng Thiết lập lạilệnh Alignment Máy ảnh từ menu ngữ cảnh ảnh

2 Đặt dấu (ít nhất là 4 mỗi ảnh) về những bức ảnh này và cho biết dự báocủa họ trên ít nhất hai hình ảnh từ các tập hợp con đã liên kết PhotoScan sẽ xem

xét những điểm đến được trận đấu thật sự (Để biết thông tin về vị trí đánh dấutham khảo các Setting phối hợp phần hệ thống).

3 Chọn hình ảnh để được sắp xếp lại và sử dụng Align Selected lệnh Máyảnh từ menu ngữ cảnh ảnh

4 Hộp thoại tiến trình sẽ xuất hiện hiển thị trạng thái xử lý hiện hành Đểhủy bỏ chế độ bấm nút Cancel

Khi bước chỉnh được hoàn thành, các đám mây điểm và ước tính vị trímáy ảnh có thể được xuất ra để xử lý với các phần mềm khác nếu cần thiết

Chất lượng hình ảnh

Đầu vào kém, ví dụ hình ảnh mơ hồ có thể ảnh hưởng đến kết quả liên kếtxấu Để giúp bạn loại trừ các hình ảnh kém tập trung xử lý từ PhotoScan chothấy tính năng dự toán tự động chất lượng hình ảnh Hình ảnh với chất lượng giátrị nhỏ hơn 0,5 đơn vị được đề nghị để được vô hiệu hóa và loại trừ như thế từ

xử lý ảnh trước, cung cấp mà phần còn lại của bức ảnh bao gồm toàn bộ khungcảnh được xây dựng lại Để vô hiệu hóa việc sử dụng Nút vô hiệu hoá từ thanhcông cụ

PhotoScan ước tính chất lượng hình ảnh cho mỗi hình ảnh đầu vào Giá trịcủa tham số được tính dựa trên mức độ sắc nét của một phần tập trung hầu hếtcác hình ảnh

Để ước tính chất lượng hình ảnh

1 Chuyển sang giao diện chi tiết trong hình ảnh bằng cách sử dụng panelchi tiết lệnh từ trình đổi menu trên thanh công cụ hình ảnh cửa sổ

2 Chọn tất cả hình ảnh phải được phân tích trên khung ảnh

3 Nút nhấp chuột phải vào hình ảnh được lựa chọn (s) và chọn Ước lệnhChất lượng hình ảnh từ menu ngữ cảnh

4 Khi một thủ tục phân tích là hơn, một con số cho thấy ước tính giá trịchất lượng hình ảnh sẽ được hiển thị trong cột Chất lượng trên khung ảnh

Các thông số liên kết

Các thông số sau kiểm soát các thủ tục liên kết và hình ảnh có thể đượcchỉnh sửa trong phần Align hộp thoại Hình ảnh:

Tính chính xác

Thiết lập độ chính xác cao giúp để có được chính xác hơn ước tính vị trícamera Thiết lập độ chính xác thấp hơn có thể được sử dụng để có được vị trícamera thô trong một khoảng thời gian ngắn hơn trong khi thiết lập các phầnmềm chính xác làm việc với các hình ảnh với kích thước ban đầu, vừa thiết lậpnguyên nhân hình ảnh thu hẹp bởi yếu tố của 4 (2 lần bởi mỗi bên), và ở độchính xác thấp tập tin nguồn được giảm tỷ lệ bởi hơn 4 lần

Cặp chọn lọc trước

Quá trình liên kết của các tập ảnh lớn có thể mất một thời gian dài Mộtphần đáng kể khoảng thời gian này được chi cho phù hợp với các tính năng đượcphát hiện qua các bức ảnh Lựa chọn chọn lọc trước cặp hình ảnh có thể đẩynhanh quá trình này do lựa chọn của một tập hợp con của các cặp hình ảnh đểđược xuất hiện Trong chế độ chọn lọc trước nói chung các cặp chồng chéo củahình ảnh được lựa chọn bằng cách sử dụng hình ảnh phù hợp với độ chính xácthấp hơn thiết lập đầu tiên Trong chế độ tham khảo chọn lọc trước những cặpchồng chéo của hình ảnh được lựa chọn dựa trên vị trí camera đo (nếu có) Đốivới hình ảnh xiên nó được khuyến khích để thiết lập giá trị cao độ mặt đất tronghộp thoại Settings của khung tham chiếu để làm thủ tục chọn lọc trước hiệu quảhơn Thông tin cao độ mặt đất phải được đi kèm với độ lệch, bề mặt, để đượcnhập vào trong khung Reference là tốt

Ngoài ra các thông số cao cấp sau đây có thể được điều chỉnh

Giới hạn điểm quan trọng

Số lượng chỉ giới hạn trên của điểm tính năng trên mỗi hình ảnh được đưavào tài khoản trong giai đoạn xử lý hiện hành Sử dụng giá trị số không chophép PhotoScan tìm càng nhiều điểm quan trọng nhất có thể, nhưng nó có thểdẫn đến một số lượng lớn các điểm ít đáng tin cậy

• Tham số giới hạn điểm Tie cho phép tối ưu hiệu năng cho công việc vàthường không ảnh hưởng đến chất lượng của các mô hình hơn nữa Giá trị được

đề nghị là 1000 Quá cao giá trị giới hạn tie-điểm có thể gây ra một số bộ phậncủa các mô hình đám mây điểm dày đặc để được bỏ qua Lý do là PhotoScan tạochiều sâu bản đồ chỉ cho các cặp hình ảnh mà số điểm phù hợp là trên giới hạnnhất định Giới hạn này tương đương với 100 điểm phù hợp, trừ khi chuyển lênbởi các con số "10% số điểm tối đa phù hợp giữa các hình ảnh trong câu hỏi vàhình ảnh khác, chỉ phù hợp với điểm tương ứng với diện tích bên trong hộpbounding đang được xem xét."

• Số lượng các điểm tie có thể giảm sau khi các quá trình liên kết với cácđiểm Tie – Lệnh Thin Point Cloud có sẵn từ trình đơn Tools Như một kết quảđám mây điểm thưa thớt sẽ được làm mỏng, nhưng sự liên kết sẽ được giữnguyên

Thế hệ đám mây điểm dựa trên dữ liệu máy ảnh import PhotoScan hỗ trợimport của các thông số định hướng máy ảnh bên ngoài và nội bộ Như vậy, nếucho chính xác dữ liệu camera dự án có sẵn, có thể tải chúng vào PhotoScan cùngvới các bức ảnh, để được sử dụng như thông tin ban đầu cho việc xây dựng lại3D

Để nhập thông số máy ảnh bên ngoài và nội bộ

1 Chọn Import Máy ảnh lệnh từ menu Tools

2 Chọn định dạng của tập tin phải import

3 Duyệt đến tập tin và nhấn nút Open

4 Các dữ liệu sẽ được nạp vào phần mềm Dữ liệu máy ảnh hiệu chuẩn cóthể được kiểm tra trong hộp thoại máy ảnh Calibration, tab, có sẵn từ menuTools điều chỉnh Nếu tập tin đầu vào có chứa một số dữ liệu tham khảo (dữ liệu

vị trí camera trong một số hệ thống phối hợp), các dữ liệu sẽ được hiển thị trêncửa sổ bên tham khảo, Xem Dự tab

Dữ liệu máy ảnh có thể được nạp vào một trong các định dạng sau:PhotoScan * xml, BINGO * dat, Bundler * out, VisionMap Báo cáo chi tiết

Xây dựng đám mây điểm dày đặc

PhotoScan cho phép tạo ra và hình dung một điểm mô hình điện toán đámmây dày đặc Dựa trên vị trí máy ảnh ước tính các chương trình tính toán cácthông tin chuyên sâu cho từng camera được kết hợp thành một đám mây điểmdày đặc duy nhất PhotoScan xu hướng tạo ra những đám mây dày đặc thêmđiểm, đó gần như cùng một mật độ, nếu không dày đặc hơn, như những đámmây điểm LIDAR Một đám mây điểm dày đặc có thể được chỉnh sửa và phânloại trong môi trường PhotoScan hoặc xuất ra một công cụ bên ngoài để phântích thêm

Để xây dựng một đám mây điểm dày đặc

1 Kiểm tra khối lượng xây dựng lại khung giới hạn Để điều chỉnh việc

sử dụng hộp bounding vùng Resize và các nút trên thanh công cụ Rotate Region.Xoay hộp bounding và sau đó kéo góc của hộp để các vị trí mong muốn

2 Chọn Build cloud từ menu Workflow

3 Trong xây dựng đám mây dày đặc ta có hộp thoại chọn các thông số xây dựng

lại mong muốn Nhấn nút OK khi hoàn tất

4 Hộp thoại tiến trình sẽ xuất hiện hiển thị trạng thái xử lý hiện hành Để hủy bỏ

chế bấm nút Cancel

Thông số xây dựng lại

Chỉ định chất lượng xây dựng lại mong muốn Thiết lập chất lượng caohơn có thể được sử dụng để có được hình học chi tiết và chính xác hơn, nhưngđòi hỏi thời gian lâu hơn để processing.Interpretation của các thông số chấtlượng ở đây là tương tự như các thiết lập chính xác được đưa ra trong phần hìnhảnh Alignment Sự khác biệt duy nhất là trong trường hợp cài đặt chất lượng cựccao này có nghĩa là xử lý hình ảnh ban đầu, trong khi mỗi bước sau đây ngụ ýkích thước hình ảnh thu hẹp tiền xử lý bằng hệ số 4 (2 lần bởi mỗi bên).

Ngoài ra các thông số cao cấp sau đây có thể được điều chỉnh.

Chế độ lọc sâu

Ở giai đoạn tái thiết dày đặc điểm thế hệ điện toán đám mây PhotoScantính toán bản đồ độ sâu cho mỗi hình ảnh Do một số yếu tố, như kết cấu kémcủa một số yếu tố của khung cảnh, hình ảnh tập trung ồn ào hoặc nặng, có thể cómột số giá trị ngoại lai giữa các điểm Để sắp xếp các giá trị ngoại lai PhotoScan

có sẵn một số thuật toán lọc nhằm trả lời được những thách thức của các dự ánkhác nhau

Nếu hình học của các trường để được tái tạo rất phức tạp với nhiều chi tiếtnhỏ trên nền trước, sau đó nó được khuyến khích để thiết lập chế độ lọc sâu nhẹ,tính năng quan trọng không phải được sắp xếp ra ngoài

Nếu khu vực được xây dựng lại không chứa các chi tiết nhỏ có ý nghĩa,sau đó nó là hợp lý để chọn chế độ lọc sâu Aggressive để sắp xếp ra hầu hết cácgiá trị ngoại lai

Chế độ lọc độ sâu vừa phải mang lại kết quả mà ở trong giữa các phươngpháp tiếp cận nhẹ và Aggressive Bạn có thể thử nghiệm với các thiết lập trongtrường hợp bạn có nghi ngờ chế độ đó để lựa chọn

Ngoài ra có thể được lọc sâu tàn tật Nhưng tùy chọn này không đượckhuyến cáo như các đám mây dày đặc kết quả có thể rất ồn ào

Để xây dựng một lưới điểm

1 Kiểm tra khối lượng xây dựng lại khung giới hạn Để điều chỉnh việc

sử dụng hộp bounding vùng Resize và các nút trên thanh công cụ Rotate Region