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Allineamento e fusione di mesh da scansioni 3D (laser scanning) con MeshLab

 

In questo tutorial vedremo come allineare e fondere alcune mesh con il programma Open Source MeshLab, operazione utile, ad esempio, quando si hanno mesh in arrivo da varie scansioni laser di un oggetto.

 

A volte infatti si ha la necessità di scansionare con un laser frontale un oggetto a 360 gradi, oppure – con oggetti grandi e finestre di scansione piccole – procedere per “fasce”, ottenendo varie porzioni dell'oggetto. Le scansioni devono essere poi allineate e fuse per ottenere un'unica mesh, possibilmente con la texture originale.

 

 

Nella scena visibile nell'immagine seguente ho inserito due mesh distinte ottenute suddividendo la mascotte di Blender 3D, Suzanne.

 

Si tratta di un caso ideale, nel senso che qui i vertici erano pochi ed è facilissimo trovare le corrispondenze tra le parti, ma la procedura è la stessa anche per i casi più complicati, come le famose “nuvole di punti” molto dense in arrivo da alcuni scanner, mentre se si è più fortunati si può lavorare con superfici dotate di textures, dove è facile trovare dei punti particolari per individuare le corrispondenze.

Tutorial allineamento e fusione mesh 3D da scansioni laser con MeshLab, scena iniziale



Per effettuare un allineamento delle mesh caricate nella scena dobbiamo cliccare sul pulsante con la A nella barra principale del programma, in alto; il tooltip ci informa che questo pulsante aprirà la scheda dell'allineamento, Align, proprio quello che ci serve.

Tutorial allineamento e fusione mesh 3D da scansioni laser con MeshLab, finestra Align Tool

 


Nella finestra Align possiamo selezionare le mesh presenti; la mesh selezionata verrà evidenziata, nella finestra 3D, mediante un Bounding Box, e il suo colore cambierà.

 

Adesso, dobbiamo scegliere la “mesh base”, quella di partenza, per poi effettuare le corrispondenze tra tale mesh e le altre.

 

Scegliamo ad esempio la prima e clicchiamo su Glue Mesh Here, letteralmente “incolla mesh qui”, nella scheda dello strumento Align. In tale scheda, apparirà un asterisco accanto alla mesh selezionata, ad indicare che stiamo lavorando con tale oggetto come riferimento.

Tutorial allineamento e fusione mesh 3D da scansioni laser con MeshLab, Point Based Glueing

 


Nella scheda, selezioniamo l'altra mesh (in questo caso, c'è solo questa, ma possono essercene altre, a seconda del progetto); clicchiamo, questa volta, su Point Based Glueing, ossia “Incolla in base ai punti”, punti che definiremo nella scheda che si aprirà.

 

Le due mesh appariranno nelle due metà della nuova finestra, divisa verticalmente; in ciascuna metà, possiamo utilizzare il mouse come nella finestra vista 3D standard per orientare la mesh come preferiamo e per zoomare.

Tutorial allineamento e fusione mesh 3D da scansioni laser con MeshLab, individuazione corrispondenze


Dobbiamo fissare 4 coppie di punti, in tutti i casi facendo doppio click con il mouse sul punto da “registrare”. I punti verranno numerati da 0 a 3 in entrambe le finestre, per cui MeshLab tenterà di allineare le mesh ruotandole in modo da far combaciare le coppie: 0 con 0, 1 con 1 e così via.

 

Consiglio di non scegliere punti allineati, altrimenti sarà più difficile, per l'algoritmo di allineamento, orientare in maniera corretta le mesh... magari affiancherà nel punto giusto le facce, questo sì, ma per una retta passano infiniti piani, quindi gli spigoli si comporteranno come cardini e l'allineamento finale potrebbe non essere corretto.

 

Terminato questo lavoro, clicchiamo su ok; eventualmente, selezioniamo altre mesh, se ce ne sono, e premiamo nuovamente su Point Based Glueing per ripetere la procedura.

 

Quando abbiamo finito, clicchiamo su Process nella finestra Align Tool.

 

Tutorial allineamento e fusione mesh 3D da scansioni laser con MeshLab, Process

 

Gli allineamenti da me realizzati non sono perfetti, e il motivo è semplice: le parti che ho creato a partire da Suzanne sono completamente separate, non ci sono vertici o facce in sovrapposizione, e questo è un errore perché è proprio sulle sovrapposizioni che bisogna lavorare... nell'effettuare delle scansioni 3D, quindi, abbiate cura di prendere sempre una “striscia” della parte scansionata precedentemente.

 

Non abbiamo ancora finito: in questo momento infatti abbiamo solo orientato le varie mesh originali per allinearle, ma non le abbiamo fuse in un'unica mesh da esportare come nuovo oggetto completo.

 

Per effettuare questa operazione, apriamo il menù Filters (filtri) e clicchiamo sulla voce “Flatten Visible Layers”, per unire appunto tutti i livelli visibili.

 

Tutorial allineamento e fusione mesh 3D da scansioni laser con MeshLab, Flatten Visible Layers



Ecco la nostra mesh, unica, completa, pronta per l'esportazione in formati come PLY, OBJ, STL, 3DS, DXF e così via.

 

 
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