Technologie | Věda | Výzkum | 3D

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: Technologie, Věda, Výzkum, 3D, Zákon, Kapalina, Robotická ruka, Rekonstrukce, Snímání, Naměřené data, Vysoká přesnost, Použitý snímač, Přesnost, Oficiální materiál, Vysoké rozlišení, Zlato, Nový způsob, Trojrozměrný model, Objem, Zak, Jednoduchý objekt, Dobrý, Archimedes, Celý objekt, Získávání, Skenery na Mall.cz


Určitě si přečtěte

Zahodil jsem Windows, přešel na Linux a nezbláznil se z toho

Zahodil jsem Windows, přešel na Linux a nezbláznil se z toho

** Měsíc jsem se nedotkl Windows a byl závislý jen na Linuxu ** Jaká byla pozitiva a negativa přechodu? ** Se kterými aplikacemi jsem (ne)zápasil a které bych doporučil?

Lukáš Václavík | 242

20 let nám vědci slibují revoluční baterie, ale revoluce se pořád nekoná

20 let nám vědci slibují revoluční baterie, ale revoluce se pořád nekoná

** Technologie baterií se stále zlepšuje, ale žádné revoluce se nekonají ** Nejpopulárnějším typem baterií je Li-ion ** Efektivní baterie se stávají důležitější s příchodem elektromobilů

Karel Javůrek | 96

10 věcí, které nás štvou na Windows 10 a bohužel asi jen tak nepřestanou

10 věcí, které nás štvou na Windows 10 a bohužel asi jen tak nepřestanou

** Windows 10 je na trhu 5 let, ale pořád má velké rezervy ** Ani desátá velká aktualizace, která vyjde na podzim, je nevyřeší ** Štvou nás Windows Update, Store, Nastavení atd.

Lukáš Václavík | 146

DeOldify: Téměř zázračná technologie, která obarvuje 2. světovou válku, nebo vaše fotky z dětství

DeOldify: Téměř zázračná technologie, která obarvuje 2. světovou válku, nebo vaše fotky z dětství

** Neuronová síť DeOldify obarvuje fotky ** Můžete si ji vyzkoušet sami i bez superpočítače ** YouTube je plný obarvených ikonických videí

Jakub Čížek | 20

Nejlepší aplikace na předpověď počasí: Kde nejlépe zjistit, co zrovna chcete vědět

Nejlepší aplikace na předpověď počasí: Kde nejlépe zjistit, co zrovna chcete vědět

Obecných aplikací na předpověď počasí je nespočet, jenže často skončí jen u základní informace o počasí a nenabídnou odpovědi na řadu praktických otázek. A tak jsme si položili právě několik takových otázek a hledali aplikace či meteoslužby, které nám nejlépe odpoví.

Karel Kilián | 4

Epic chce rozbít monopol Play Storu a App Storu. Nastražil trik s hrou Fortnite a žaluje Google i Apple

Epic chce rozbít monopol Play Storu a App Storu. Nastražil trik s hrou Fortnite a žaluje Google i Apple

** Apple a Google odstranili z obchodů s aplikacemi hru Fortnite ** Její vývojáři nejprve přichystali parodické video ** V žalobách viní obě firmy z monopolního chování

Karel Kilián | 134