Nový způsob snímání 3D objektů používá starý dobrý Archimédův zákon

  • Vědci vyvinuli nový systém snímání a rekonstrukce trojrozměrných objektů
  • Technologie využívá Archimédův zákon o vztlaku kapalin vůči objemu ponořeného objektu
  • Systém dosahuje vysoké přesnosti a poradí si i tam, kde laserové snímání nelze použít

Vědci z univerzity Ben Gurionova v Negevu představili novou techniku snímání trojrozměrných předmětů, která využívá Archimédova zákona o kapalinách. Z ponořeného objektu dokáže systém díky zvýšené hladině rekonstruovat trojrozměrný charakter celého objektu, přičemž lze velmi jednoduše škálovat přesnost a nasnímat i skrytá zákoutí objektů, které není možné naskenovat pomocí tradičních laserových systémů.

Podle dávných příběhů, když se Archimédés jednou koupal v kádi s vodou a přemýšlel, jak vyřešit problém s odhalením falešného zlata v královské koruně, všiml toho, že objem vytlačené vody se rovná objemu ponořeného objektu. A tehdy zvolal své slavné „Heuréká!“.

I když dosud nebyl tento příběh potvrzen (i s tím, že poté pobíhal nahý po syrakuských ulicích, kde tehdy bydlel), jedno je jisté. Archimédés položil základy hydrostatiky, které používáme dodnes. A jak je vidět na novém systému skenování, hodí se i pro pokročilé technologie.

Stačí ponořit a měřit

Vědci v rámci konstrukce zařízení používají robotickou ruku, se kterou se ve výpočetních modelech počítá a která drží konkrétní objekt. Může jít jak o jednoduché objekty bez vnitřních prostor – viz třeba ukázková soška slona, ale i složitější struktury.

Právě u nich je největší potenciál použití tohoto systému. Zatímco zmíněného slona poměrně snadno naskenujete pomocí laserových systémů, se složitějšími předměty už budete mít problém, protože jste vždy omezení tím, kam laserový paprsek dosáhne pod daným úhlem. Laserový systém také nelze použít například u lesklých či průhledných předmětů.

Vyvinutý inovativní systém využívá Archimédova zákona, který popisuje, že objem vytlačené kapaliny se rovná objemu ponořeného tělesa. Pokud byste ale například zmíněnou sošku ponořili do kapaliny celou rovnou, kromě jednoho čísla v podobě objemu předmětu byste nic moc nezjistili.

Technologii tak funguje na bázi postupného ponořování do kapaliny a získávání objemu vrstev, když se při každém kroku měří právě objem vytlačené kapaliny.

Zvýšení přesnosti a tvorba 3D struktury

Při tomto postupu lze sice pochopitelně získat pouze poměrně nepřesný dvourozměrný obraz daného objektu, ale získání trojrozměrného modelu je relativně snadné – stačí objekt ponořit i v jiných úhlech.

S pomocí matematiky a správných algoritmů pro odstranění šumu lze pak z naměřených dat zrekonstruovat trojrozměrnou strukturu objektu. Přesnost modelu je úzce spojená s tím, kolik kroků se použije při ponoření (v tomto případě po 2 mm), tedy zjednodušeně rozlišení snímání a také pod kolika úhly je dané měření prováděno.

Jak je možné vidět na ukázkových modelech, poměrně vysoké přesnosti rekonstrukce lze dosáhnout při použití jednoho tisíce „virtuálních“ ponoření (přesnost se zvýšila dobře zvolenými úhly a algoritmy) daného objektu při různých úhlech. S vyšším rozlišením ale také stoupá nutnost mít přesné měřící přístroje (použitý snímač dokázal rozlišit 0,1 mm rozdílu výšky hladiny) a také přichází problém s rychlostí snímání – hladina vody se musí uklidnit.

Vědci tak už přemýšlí nad tím, že by tento problém bylo možné vyřešit kontinuálním ponořováním s tím, že by se počítalo s měřením poměru zvyšování výšky hladiny a rychlosti ponoru. Rozhodně je zajímavé vidět to, že i hodně staré zákony mají co říct i v moderním světě.

Oficiální materiál k výzkumu si můžete stáhnout ve formě PDF

Diskuze (13) Další článek: Plovoucí město by se mohlo stát světovým centrem „neregulovaného“ vědeckého výzkumu

Témata článku: Věda, Technologie, Výzkum, 3D, Zákon, Trojrozměrná struktura, Archimedes, Nový způsob, Rekonstrukce, Úhel, Jednoduchý objekt, Ukázkový model, IRC, Naměřené data, Pokročilá technologie, Laserový paprsek, Složitá struktura, Použitý snímač, Zvýšená hladina, Nový systém, Zlato, Trojrozměrný model, Přesnost, Laserový systém, Robotická ruka


Určitě si přečtěte

Sex a rozmnožování při mezihvězdné cestě: Kolik lidí je potřeba pro let k Proximě Centauri?

Sex a rozmnožování při mezihvězdné cestě: Kolik lidí je potřeba pro let k Proximě Centauri?

** Vědci spočítali, jak velká by musela být posádka pro vícegenerační let k nejbližší hvězdné soustavě ** Proxima Centauri se nachází 4,3 světelných let od nás ** Za současných technologií bychom k ní letěli 6300 let

Petr Kubala | 53

Nová zbraň Microsoftu proti iPadu: Levný tablet Surface Go bude stát jen deset tisíc

Nová zbraň Microsoftu proti iPadu: Levný tablet Surface Go bude stát jen deset tisíc

** Microsoft představil nový tablet Surface Go ** Nový model zaujme nízkou cenou, ale schopnostmi zařízení Surface ** Microsoft nepoužil čip ARM, ale klasický procesor od Intelu 

Karel Javůrek | 116

Takhle zemřete, když asteroid dopadne na vaše město

Takhle zemřete, když asteroid dopadne na vaše město

** Jak by to dopadlo, kdyby na světovou metropoli či do nedalekého moře dopadl velký asteroid? ** Simulovali to odborníci z University of Southampton ** Výsledky jsou velmi zajímavé

Petr Kubala | 32

15 věcí, které umí Windows 10, ale možná o nich vůbec nevíte

15 věcí, které umí Windows 10, ale možná o nich vůbec nevíte

** Systém Windows 10 umí spoustu užitečných drobností ** O mnoha praktických funkcích pravděpodobně ani nevíte ** Poznejte užitečné tipy, které se vám mohou hodit každý den

Vladislav Kluska | 36

Portál občana už funguje. Na státní web vypadá až překvapivě použitelně

Portál občana už funguje. Na státní web vypadá až překvapivě použitelně

** Portál občana už funguje, vyřídíte na něm první požadavky ** Funkce se budou postupně rozšiřovat ** Web je docela moderní a přehledný

David Polesný | 65

Byli tam! Důkazy o přistání na Měsíci, Lunochody i čínská sonda jsou vidět z vesmíru

Byli tam! Důkazy o přistání na Měsíci, Lunochody i čínská sonda jsou vidět z vesmíru

** Sonda LRO pořídila z oběžné dráhy Měsíce zajímavé snímky ** Jsou na nich vidět artefakty všech misí programu Apolla, které přistály na povrchu Měsíce ** Jde například o části lunárních modulů, rovery a dokonce i vlajky

Petr Kubala | 60