Leios 2 – recenzja

Kontynuując ciąg recenzji programów do pracy z chmurą punktów pochodzących ze skanera 3D, dziś testujemy program Leios 2 (aktualnie w wersji 2.0). Software został stworzony przez włoskiego producenta EGSolutions, dostępny jest u wielu polskich dystrybutorów skanerów 3D. Program dostępny jest na rynku polskim od roku 2008. Leios 2 w założeniach producenta to narzędzie do użytku zarówno profesjonalnego jak i amatorskiego. Producent utrzymuje, że jest to narzędzie łatwe do przyswojenia i przyjazne użytkownikowi, ale równocześnie rozbudowane i uniwersalne. My sprawdzimy czy program faktycznie spełnia te założenia oraz jakie ma możliwości odnośnie pracy z danymi pochodzącymi ze skanowania.

Jako modelu testowego, który posłużył nam do skanowania 3D i pobrania danych w postaci chmury punktów, użyliśmy małego koła zębatego (średnica 35 mm) (Rys. 1). Do skanowania użyliśmy skanera David Laserscanner SLS-2. Wybrany model do skanowania stanowi przedmiot dość trudny, ze względu na skomplikowany kształt wewnętrzny, który jest trudny do uchwycenia przez skaner. Stąd przewidywaliśmy, że model będzie posiadał wady takie jak otwory wewnątrz modelu oraz otwory między zębami koła.

Rys. 1: Model użyty do skanowania

Rys. 1: Model użyty do skanowania

Wykonaliśmy 18 skanów co 20 stopni obracając przedmiot wokół osi Y, równocześnie też obracaliśmy obiekt wokół osi Z. Trzy ścianki zębów pomalowaliśmy, aby ułatwić dopasowanie skanów. Zebranych skanów, zanieczyszczonych i obarczonych dużą ilością wad, nie poprawialiśmy ze względu na wykorzystanie ich w celu sprawdzenia działania funkcji programu. Otrzymany model nie był wolny od wad, posiadał wiele otworów, przecinających się powierzchni oraz zanieczyszczeń. Szczegóły znajdują się na poniższym rysunku(Rys.2).

Leios Rys 2

Rys. 2: Model po skanowaniu 3D i scaleniu

Program po uruchomieniu nie wydaje się bardzo skomplikowany i rozbudowany. Interfejs jest bardzo jasny i czytelny. Główne narzędzia są ułożone we wstęgi tematyczne (Edycja i widok, Chmury punktów, Siatki, Krzywe, Powierzchnie i bryły, Geometria Referencyjna i Info), Znajdziemy tutaj wszystkie potrzebne opcje do danego obiektu. Każda funkcja opisana jest zarówno nazwą jak i ikoną graficzną, dzięki czemu są łatwo zauważalne i nie musieliśmy ich długo szukać. Ponadto we wstęgach opcje są również podzielone tematycznie i etapowo – w taki sposób jaki kolejno powinniśmy obrabiać chmurę/siatkę/bryłę. Sposób w jaki możemy użyć narzędzi jest również opisany w sposób klarowny po najechaniu na nie myszką. Nie potrzebujemy żadnych dodatkowych samouczków, nawet dla laika opis funkcji powinien być dość jasny. Ocenę intuicyjności jaką wystawiamy to 5.

W pierwszej kolejności sprawdzaliśmy jak w przypadku Leios 2 scala się skany (opcje Ręczna rejestracja, Rejestracja Globalna). Ręczna rejestracja, podobnie jak w MeshLab, polega na zaznaczaniu kilku punktów na dwóch skanach i ich dopasowaniu (Rys. 3). Inaczej niż w MeshLab wszystko dzieje się w jednym okienku, możemy również tworzyć grupy obiektów, przez co praca nad ręczną rejestracją idzie dużo szybciej i sprawniej.

Rys. 3: Opcja ręcznej rejestracji w Leios 2

Rys. 3: Opcja ręcznej rejestracji w Leios 2

Globalna rejestracja polega na ustaleniu parametrów takich jak Tolerancja czy Odległość Próbkowania. W dalszej kolejności program sam stara się jak najlepiej dopasować do siebie wszystkie skany. Co więcej możemy uruchomić mapę różnic pomiędzy siatkami i porównać skany, a także scalić skany po rejestracji. Powstała scalona siatka posiada 5643726 trójkątów (Rys. 4). Efekt pochodzący ze scalania w Leios 2 jest podobny do tego otrzymanego w wyniku scalenia w programie dostarczanym przez producenta David Laserscanner (Rys. 1).

Rys. 4: Model scalony w programie Leios 2

Rys. 4: Model scalony w programie Leios 2

Do dalszej pracy nad modelem, potrzebujemy informacji o błędach z jakimi musimy się uporać. Na pierwszy rzut oka możemy zobaczyć, że musimy usunąć dużą ilość otworów oraz oderwanych powierzchni. Poza tym musimy sprawdzić czy siatka nie zawiera powierzchni „non-manifold” (nie mogących być odzwierciedlonych w rzeczywistości), samoprzecięć, szpicy lub nieprawidłowych trójkątów. Leios 2 przede wszystkim już na etapie importu modelu pyta nas czy usunąć nienormalne czoła (trójkąty). Nie podaje co prawda ich liczby, jednak możemy graficznie zobaczyć ich umiejscowienie na modelu. Oprócz tego mamy opcję Sprawdź przecięcia, po której uruchomieniu dostajemy informację, że w naszym modelu znaleziono 38 samoprzecięć. Możemy znaleźć również nieregularne czoła, których w naszym modelu jest na tyle dużo, że po ich usunięciu zostałoby bardzo niewiele powierzchni. Ilość otworów jakie program odnalazł wynosi 299. O innych problemach siatki nie mamy już informacji jednak mamy narzędzie do ich naprawiania – Czyść Mesh. Ten sam model sprawdziliśmy w programie Geomagic Studio, ilość samoprzecięć była wyższa w Leios 2. (Rys.5)

Rys. 5: Błędy modelu w programie Geomagic Studio

Rys. 5: Błędy modelu w programie Geomagic Studio

Wyżej wspomniane narzędzia oprócz informacji o błędach pozwalają na ich usunięcie. W narzędziu Czyść Mesh możemy kompleksowo usunąć samoprzecięcia, przeplatane czoła, czoła z dwoma krawędziami, wyizolowane węzły czy szpice. Możemy wcześniej podświetlić trójkąty do usunięcia oraz pokazać wynik. Jeśli chodzi o wyizolowane powierzchnie możemy je zaznaczyć na kilka sposobów: manualnie (prostokątem, okręgiem, wielokątem czy lassem) lub zaznaczyć nasz model klastrowo, odwrócić zaznaczenie i usunąć wszystkie nieprzylegające trójkąty. Po takich zabiegach pozostanie nam jedynie wypełnić otwory. W Leios 2 służy do tego opcja Wypełnij otwór (Rys. 6), gdzie znajdują się różne opcje dotyczące zaznaczania i wypełniania dziur. Oprócz wybrania metody wypełnienia (Płaska, Krzywizna, Granica wysokiej ciągłości, Baza na siatce) możemy również naprawić granicę otworów, a także wykorzystać edycję manualną, w której mamy możliwość dodawania pojedynczych trójkątów do konkretnych wierzchołków. Otwory przy odpowiednich ustawieniach są prawidłowo wypełnione, stanowią kontynuację przestrzeni wokół.

Rys. 6: Opcja wypełniania otworów w Leios 2

Rys. 6: Opcja wypełniania otworów w Leios 2

Pozostałymi opcjami do naprawy siatki są Napraw normalne, Odwróć normalne (narzędzia do ustawienia odpowiedniej orientacji trójkątów – wewnętrznej lub zewnętrznej), Zszyj Mesh (likwidacja szczelin) oraz Usuń skrajności (usuwanie powierzchni o wartościach skrajnych wobec siatki).

Program co prawda nie wyczerpuje ilości błędów oraz nie informuje nas o tym, czy siatka jest „watertight” i „manifold”, jednak usuwa podstawowe błędy, które należy usunąć aby modyfikacje przebiegły pomyślnie.

Podobnie jak w przypadku MeshLab, w Leios 2 mamy bardzo dobre narzędzie do redukcji ilości trójkątów. Opcja Uprość Mesh poza ustaleniem wymaganej ilości trójkątów pozwala na wskazanie błędu granicy, czy podczas redukcji program ma przenosić punkty czy może ma zachować granice. W wyniku zastosowania narzędzia udało nam się zmniejszyć ilość trójkątów do 35968, co nie jest zauważalne dla jakości modelu.

Nasz model wygląda już dość dobrze, pomijając wewnętrzny wzór, którego otwory były zbyt małe aby zostały wyłapane przez skaner. Aby model wyglądał lepiej mamy do dyspozycji narzędzia wygładzania i modyfikacji. Narzędzie Wygładź Mesh sprawia, że cała siatka, lub obszar zaznaczony zostają wygładzone wraz zachowaniem kształtu i właściwą tolerancją. (Rys. 7)

Rys. 7: Model przed i po wygładzeniu

Rys. 7: Model przed i po wygładzeniu

Oprócz tego niedociągnięcia możemy możemy zredukować manualnie opcją Wygładź mesh lokalnie, dzięki czemu mamy większą kontrolę nad procesem wygładzania. W tej opcji wykorzystujemy okrąg (o ustalonej średnicy i mocy wygładzania) ręcznie doszlifowujemy wybrane niedociągnięcia.

Rys. 8 Kompletny model

Rys. 8 Kompletny model

Model po edycji wygląda dość dobrze, reszta błędów wynika z wad skanowania. Model nie oddaje wewnętrznego szczegółowego wzoru, ale zęby koła oddają ich rzeczywisty kształt. (Rys. 8)

Pozostałe opcje, które są przydatne przy innym zastosowaniu modeli niż do druku 3D, są narzędzia do Powierzchni i Brył – czyli inaczej narzędzia CAD. Oprócz stworzenia i dołączenia do modelu prostych brył (co może się również przydać do tworzenia dodatkowych podpór albo specjalnych supportów, których nie wytworzy nam „slicer”), możemy również sam model – siatkę przekształcić na model CAD. Warto tu wspomnieć szczególnie o narzędziu AutoSurfacing, które w wielu przypadkach w kilka sekund tworzy gotowy model powierzchniowy. W innych przypadkach do naszego użytku istnieje wiele narzędzi do ręcznego parametryzowania modelu – tworzenia krzywych NURBS lub powierzchni z punktów na modelu.

W naszym przekonaniu Leios 2 to uniwersalne narzędzie do pracy z chmurą punktów i siatką trójkątów. Pozwala na przygotowanie bezbłędnego i estetycznie wyglądającego modelu do druku nawet przy najbardziej zniszczonych skanach. W zasadzie nie brakuje mu żadnej opcji, oprócz teksturowania, jednak to możemy wykonać w wielu programach graficznych czy chociażby w MeshLab. Informacji na jego temat i opinii nie znajdziemy w internecie dużo, jednak o jego popularności i zastosowaniu świadczy ilość dystrybutorów, u których możemy nabyć program. Z pewnością program nadaje się do użytku profesjonalnego, do domowego użytku cena oprogramowania jest nieprzystępna, jednak możemy mieć pewność, iż nie mając wysokiej klasy skanera możemy otrzymać bardzo dobrej jakości modele.

Autor:  Adrianna Kania, CAD specialist in TriPioDi