3D-сканеры тела: что это такое и как они работают

September 1, 2022

Share on facebook
Share on twitter

Технологические инновации делают будущее развитие невероятным. В наше время информация и технология имеют больше ценности чем любая валюта. Благодаря современным вычислительным мощностям, которыми мы сегодня располагаем, мы можем анализировать тенденции данных в таких объемах, которые раньше были невозможны. 

Полезные технология предоставляют человечеству удобство, увлеченность и возможность для решения мировых проблем, в том числе здравоохранения. Одним из таких способов сбора данных в области здравоохранения является использование 3D-сканеров тела.

Полезные технология предоставляют человечеству удобство, увлеченность и возможность для решения мировых проблем, в том числе здравоохранения. Одним из таких способов сбора данных в области здравоохранения является использование 3D-сканеров тела.

3D-сканеры тела — это относительно новое явление, которое, безусловно, считается новинкой, что делает эту технологию вдвойне любопытной. Как она работает и для чего используется?

Содержание:

Что такое 3D-сканеры тела?

3D-сканер тела — это, по сути, просто 3D-сканер, предназначенный для создания 3D-моделей человеческого тела. В технологии настольного 3D-сканера и 3D-сканера тела нет очевидных различий в техническом принципе, кроме источник света и масштаба их работы.

3D-сканеры тела создают модели путем сбора пространственных данных об отдельных точках человеческого тела и их соединения с помощью сплайнов или плоскостей. Разрешение и качество модели может варьироваться в зависимости от нескольких условий, включая то, насколько заметны особенности, сколько точек данных собирается, расстояние между точками и алгоритм 3D-моделирования, который использует сканер. В любом случае результатом 3D-сканирования тела является полностью управляемая и бесконечно измеряемая 3D-модель человеческого тела.

Для чего используются 3D-сканеры тела?

Технология 3D-сканирования тела позволяет нам количественно расширить область анализа человеческого тела. Представьте себе, что вы можете узнать изгиб мизинца или нарисовать идеальный профиль своего лица. Тысячи точек данных, собранных при сканировании тела, могут быть проанализированы, объединены и смоделированы для получения информации, полезной для различных отраслей.

фото1

Здравоохранение

Индустрия здравоохранения находится на переднем крае попыток использовать технологию 3D-сканирования тела для продвинутой диагностики и мониторинга пациентов. Хотя 3D-сканеры тела не могут регистрировать жизненно важные показатели и не обладают рентгеновскими возможностями, они могут фиксировать очень тонкие изменения формы и размеров тела пациента.

В сочетании с другими диагностическими инструментами 3D-сканеры тела можно использовать для отслеживания прогресса исследуемых пациентов или для раннего выявления заболеваний. Увеличилась ли опухоль в размерах за последние пару недель? Как протекает беременность женщины? С помощью 3D-сканеров тела мы можем ответить на эти вопросы с помощью конкретных цифр, а не только визуальных наблюдений.

EinScan H — передовое решение в сфере сканирования тела человека

фото2

3D-сканер EinScan H — это гибридная портативная модель, работающая по технологии Clash of Ray — сочетание LED-подсвета и инфракрасного излучения. Благодаря снижению яркости излучения сканирование человека остается комфортным. Встроенная цветная камера и широкий угол обзора позволяют получить 3D-изображение высокого качества, полноцветное и готовое к дальнейшей обработке сразу по окончании процесса оцифровки.

фото3

Такие функции, как простота и удобство управления, эргономичный дизайн, полноценное программное обеспечение, превращают сканер в инструмент для применения в медицине, искусстве,образовании и т.д..

Особенности:

  • гибридный источник инфракрасного и структурированного света;
  • интеллектуальные предварительные настройки;
  • возможность сканирования волос;
  • воспроизведение с высокой точностью мелких деталей;
  • получение изображения с точной цветопередачей.

Отдельно следует отметить оптимизированный алгоритм выравнивания, позволяющий компенсировать незначительные перемещения в пространстве сканируемого объекта.

Новое в эре 3D-сканирования человеческого тела: совместный продукт «все в одном» от инженеров и программистов

Объединив усилия в создании простого, но эффективного решения, инженеры Shining3D и IT-специалисты TechMed 3D совершили переворот в технологии сканирования человека.

фото5

Фото: shining3d.ru

Ручной 3D-сканер EinScan H позволяет быстро, точно и безопасно выполнить трехмерную съемку человеческого тела. Максимально мощные результаты удалось получить, совместив работу сканера с программным обеспечением MSoft, разработанным специально для оцифровки тела человека.

Благодаря такому подходу специалисты смогли предложить врачам эффективный инструмент. Теперь врачам стало еще легче получать файлы, готовые для использования: подгонки, проектирования, вырезания и 3D-печати. Комплексное решение успешно применяется в передовых медицинских учреждениях. 

Читайте также как 3D-сканеры EinScan улучшают производство ортопедических фиксаторов.

Дизайн одежды

Представьте себе возможность заказать индивидуальный костюм, даже не посещая портного. Именно такая идея лежит в основе использования 3D-сканеров тела в индустрии моды и одежды. Поскольку 3D-сканеры преобразуют форму и размер вашего тела в цифровые данные, ими можно поделиться с любым человеком в мире.

Антропологические исследования

Опасения по поводу конфиденциальности данных 3D-сканирования тела понятны, но подумали бы вы о том, чтобы предоставить свои данные во имя науки? Возможность проводить неограниченное количество чрезвычайно сложных измерений на 3D-данных может проложить путь к новой эре антропологии. Существуют ли тонкие различия в форме и размере черепа людей разных национальностей? Что это говорит о процессе эволюции человека?

С помощью тысяч точек данных, собранных у миллионов людей, можно сделать несколько новых открытий об истории и биологии человека, если мы сможем правильно использовать технологию 3D-сканирования тела.

Судебная медицина

Для повышения эффективности сбора доказательств по уголовным делам в судебной медицине задействуют 3D-сканирование. Такую практику применяют судмедэксперты и патологоанатомы, отправляя данные своих исследований в правоохранительные органы и суды.

Для оценки телесных повреждений специалисты используют аналоговые инструменты, измерение которыми допускает возникновение значительных погрешностей. Это приводит к судебной ошибке — оправданию совершившего преступление или осуждению невиновного.

Если объединить традиционную методику судмедэкспертизы и технологию 3D-измерений, можно получить принципиально новый способ получения высококачественных цифровых моделей для дальнейшего исследования. При этом значительно повышается точность результатов.

Как они работают?

Все технологии 3D-сканирования основаны на концепции сбора данных с реальных объектов и преобразования их в точки данных. Каждая точка объекта ассоциируется с местоположением в трехмерном пространстве, после чего все точки соединяются для создания целостной поверхности. Это общие цели для 3D-сканеров тела, но разные технологии могут использовать различные подходы.

Структурированный свет

При 3D-сканировании со структурированным светом источник света непрерывно излучает свет на объект, затем свет отражается от объекта к приемнику, отмечающему угол, под которым был получен отраженный свет. Это делается несколько раз для каждой запрограммированной точки сканируемого объекта.

Хотя в результате сканирования структурированным светом обычно получаются 3D-модели с более высоким разрешением, эта технология к тому же, как правило, более дорогая. Процесс сканирования также занимает больше времени, поскольку весь процесс излучения и приема света должен быть повторен для каждой из запрограммированных точек. Это очень сложная задача при 3D-сканировании тела, поскольку любое значительное движение объекта может привести к разрушению модели.

С целью получения цифровой копии тела человека инженеры конструкторского бюро Shining3D предложили передовую разработку в сфере 3D-сканирования — ручной гибридный 3D-сканер Einscan H с двумя источниками света: белого светодиодного и невидимого инфракрасного. Захват текстур осуществляется с помощью цветной камеры. Структурированный свет обеспечивает качество оцифровки живых объектов: человека, его лица, волос. При этом процесс сканирования безопасен для зрения.

Преимущества:

  • Сканирование темных и отражающих поверхностей выполняется без дополнительной обработки объекта.
  • Есть опция для сканирования людей Face Scan для портретного сканирования IR-светом.
  • Обеспечивается высочайшее разрешение и детализация.
  • Скорость сканирования достигает 1 200 000 точек в секунду.
  • Выравнивание для компенсации движения объекта съемки.
  • У аппарата эргономичный дизайн и удобное управление.

Узнайте больше про методы и технологии 3D-сканирования.

Ограничения технологии 3D-сканирования тела

Как многие из вас, вероятно, уже догадались, 3D-сканеры тела все еще не получили широкого распространения, даже в передовых медицинских или исследовательских учреждениях. Какие проблемы еще предстоит преодолеть этой технологии, прежде чем ее можно будет использовать в более широких масштабах?

Требуется высокая вычислительная мощность

3D-моделирование — это очень ресурсоемкий процесс, требующий обработки тысяч точек данных. Помимо стоимости самого сканера, вам также потребуется очень мощный компьютер для обработки данных, полученных в результате сканирования. Такой компьютер также будет стоить довольно дорого.

Компании, предлагающие программное обеспечение для 3D-сканирования, сумели обойти эту проблему, выполняя обработку и моделирование в облаке. При такой схеме данные загружаются на сервер компании, где моделирование выполняется с помощью мощных процессоров. Это сделало 3D-сканирование доступным для большего числа людей, даже если они не владеют сложным оборудованием.

Может сканировать только видимые области

3D сканер тела полагается исключительно на оптические датчики, будь то камера или датчик света. Это означает, что он ограничен в сканировании особенностей и областей, которые обычно видны нашим глазам. Таким образом, любые скрытые участки человеческого тела не могут быть отображены в 3D-модели. Он также не способен проникать через кожу, что ограничивает его использование в здравоохранении.

Процесс сканирования не идеален

Точность модели, созданной с помощью 3D-сканирования тела, зависит не только от качества сканера. Существует еще несколько факторов, которые делают процесс сканирования неточным и сложным для повторения.

Некоторые из этих факторов включают в себя условия освещения, плотность прилегания одежды субъекта, а также то, насколько хорошо субъект может удерживать фиксированное положение во время сканирования. Таким образом, существует исключительный уровень мастерства, который должен быть достигнут, прежде чем 3D-сканирование тела может быть использовано в областях, требующих измерений с очень высокой точностью и аккуратностью.

Где их можно купить?

Если вы ищете доступный по цене 3D-сканер тела, который можно использовать в домашних условиях, то у нас для вас плохие новости: технология еще не достигла такого уровня. Большинство 3D-сканеров тела, доступных сегодня, предназначены для использования в профессиональных или исследовательских учреждениях, и ценники отражают это. Чтобы дать вам представление о том, на что способны эти сканеры и сколько они стоят, вот краткий список наиболее популярных моделей Shining 3D:

  1. Ручной гибридный 3D-сканер EinScan H оснащен двойным источником света: белые светодиоды и невидимое инфракрасное излучение. Пользователи отмечают удобство работы с устройством благодаря легкому весу, интеллектуальным преднастройками понятному программному обеспечению. Цветная камера позволяет получить полноцветное трехмерное изображение объекта. Сканы получаются детализированными и высокоточными. Устройство подходит для 3D-сканирования человека.
  2. Еще одна гибридная модель — это 3D-сканер EinScan Pro 2X. В отличие от версии H, в нем используется технология подсветки синими светодиодами и голубым лазером. Для сканирования не обязательно устанавливать маркеры. Сканер успешно применяют для оцифровки промышленных объектов, в том числе габаритных деталей, и получения трехмерного изображения человека. Отмечается высокая скорость и точность работы.

В заключение

Несомненно, технология 3D-сканирования тела имеет огромный потенциал. Она может изменить способ покупки одежды и позволить производителям создавать более эргономичные инструменты для регулярного использования. Кроме того, сканирование тела дает исследователям возможность создать базу данных о морфологии человека и связать ее с нашей историей и эволюцией.