Bij wijze van uitdaging aan mezelf even een fles champagne gescand met de Artec Space Spider. Meteen een mooie gelegenheid om Artec Studio 14 te testen. Duidelijke verbetering op studio 13!
Champagnefles
Beeld Truus Wijsmuller
Onlangs mocht ik het klei-model voor het beeld van Truus Wijsmuller inscannen. Om geen detail verloren te laten gaan heb ik het beeld met de Artec Space Spider ingescand. Deze stap is noodzakelijk zodat het kan worden verschaald naar het uiteindelijke formaat. Vervolgens zal het door Millro gefreesd worden om daarna in brons te worden gegoten. Het is al eerder geprobeerd om het beeld in te scannen helaas niet met een goed resultaat. Dit laat zien dat het scannen een kunst of vak op zich is dat minder eenvoudig is dan het lijkt als je naar een professional kijkt. Dit valt met name op bij iets ingewikkeldere objecten zoals dit mooie kunstwerk.
Truus Wijsmuller by 4visualization on Sketchfab
Truus Wijsmuller-Meijer (1896-1978) was een grote verzetsheldin, die in Alkmaar is geboren. Een gewone vrouw, maar met de moed van een leeuwin toen het erop aan kwam. Na de Kristallnacht op 9/10 november 1938 waren de Joden hun leven in Duitsland en Oostenrijk niet meer zeker. Nederland liet geen vluchtelingen meer toe, alleen kinderen. Daarop organiseerde Truus vele kindertransporten. Haar grootste stunt was een tocht met 600 kinderen uit Wenen, met toestemming van een afgetroefde Adolf Eichmann, die toen de deportatie van de Joden uit Oostenrijk moest leiden.
Uiteindelijk redt zij met een Europese hulporganisatie 10.000 kinderen uit Duitsland, Oostenrijk, Polen en Tsjechië. Via Hoek van Holland gingen ze naar Engeland. Vandaar uit naar andere veilige landen in de wereld. Veel kwamen er in de Verenigde Staten en later in Israël terecht.
Pamela Sturhoofd en Jessica van Tijn van Special Eyes Filmproductions, makers van een documentaire over Youp van ’t Hek en Herman van Veen, werken samen met Blunt Cinema aan een documentaire over ‘Tante’ Truus Wijsmuller.
De documentairemakers hebben veertien ‘kinderen’ getraceerd die destijds door de Nederlandse zijn gered. Zes van hen hebben ze inmiddels opgezocht – de overlevenden wonen verspreid over de hele wereld, van Canada tot Zürich.
Zij gaven, samen met de gemeente Alkmaar, Lea Wijnhoven en Annet Terberg-Pompe de opdracht een bronzen life-size beeld van deze heldin te maken.
Het (life-size) beeld van Truus Wijsmuller omringt door 28 kinderen zal geplaatst worden op ‘De Mient’ in Alkmaar, de geboorteplaats van Truus Wijsmuller.
Meer over Truus Wijsmuller: https://www.hvalkmaar.nl/evenementen/standbeeld-voor-truus-wijsmuller-de-heldin-uit-alkmaar
Skater
Hippolytuskerk Middelstum
Samen met Blue Shield Nederland en de Stichting oude Groninger kerken hebben we de Hippolytuskerk te Middelstum volledig ingescand.
De kerk is gebouwd in 1445 op de plaats van een houten kerk; de kerk is in 1523 verbouwd en vergroot. Sindsdien is er weinig meer verandert aan de kerk. De kerk staat middenin het door aarbevingen geteisterde gebied in Noord Oost Groningen. Helaas is dat goed te zien, in vrijwel alle gewelven zitten scheuren.
Het inscannen van de kerk hebben we gedaan met onze Faro Focus 3D in 2 dagen tijd, alles bij elkaar 111 scans in kleur. Een hele berg foto’s en een groot aantal details in hoge resolutie en kleur met de Artec EVA.
Deze manier van vastleggen maakt het mogelijk om allerlei analyses te doen aan het gebouw en erger te voorkomen, en in noodgeval de kerk zo goed mogelijk te kunnen reconstrueren. Iets wat in Noord-Oost Groningen helaas niet ondenkbaar is.
De laserscans zijn uitgewerkt tot doorsnedes, aanzichten en plattegronden.
Een aantal details zijn met de Artec ingescand.
Kunstwerk Herman Lamers
Voor een kunstwerk dat nu in China staat heb ik van kunstenaar Herman Lamers de vraag gekregen of ik voor hem een jongetje kon inscannen. Uiteindelijk heb ik twee verschillende jongetjes ingescand. Het eerste jongetje had al niet meer de typische verhoudingen die horen bij een ‘klein’ jongetje. De jongens heb ik met de Artec EVA ingescand. Wat mij het meeste meeviel was dat zo een kleine jongen zo lang stil kan staan. Bij elkaar toch 3 minuten in de zelfde houding om alles er op te krijgen. Na een aantal verschillende houdingen en pogingen was Herman blij met het resultaat. Van dat jongetje heb ik een model gemaakt dat ik vervolgens in 300 plakjes heb gesneden. Met een CNC glassnijder zijn 300 glasplaten gesneden op basis van de geleverde tekeningen. Het resultaat staat in Tianjin China. Een 3 meter hoog glazen beeld van een klein Hollands jongetje.
![2016-04-04 10_27_12-Autodesk AutoCAD 2016 - STUDENT VERSION - [Aron.dxf_2 - Read Only]](http://4visualization.eu/wp-content/uploads/2016/05/2016-04-04-10_27_12-Autodesk-AutoCAD-2016-STUDENT-VERSION-Aron.dxf_2-Read-Only.jpg)
Trix de T.rex 3D scannen!
Twee jaar geleden kwam ik voor het eerst in contact met Anne Schulp van het Naturalis Biodiversity Centre, we hebben toen gesproken over de mogelijkheden van 3D scannen op het gebied van paleontologie en het museum in het algemeen. Ondertussen is er een hoop gebeurd en heeft Naturalis een T.rex gekocht en deze is sinds kort te zien in het museum in Leiden.
Zoals bijna alle skeletten van een slordige 65 miljoen jaar oud is ook Trix niet compleet meer. Een aantal botten zijn eerder bovengronds gekomen en weggespoeld of vertrapt door koeien. Om toch een volledig skelet te kunnen tonen aan het publiek heeft Naturalis mij gevraagd om een aantal botten in te scannen om er digitale kopieen van te maken via een 3D printer. Zo was de rechterpoot mooi bewaard gebleven terwijl de linker onvindbaar was. Door de botten in te scannen met de Artec EVA was het mogelijk om de botten digitaal te spiegelen en op maximale resolutie (0.3 mm) te printen. En zo heeft Trix dus eigenlijk twee rechterbenen.
Uiteindelijk heb ik toch alle botten los ingescand. Dit resulteerde in een virtuele doos met meer dan 200 puzzelstukjes. Daarna heb ik het volledige opgestelde skelet ingescand. Deze scan leverde dan het plaatje op de voorkant van de virtuele doos. Het enige wat nu nog moet gebeuren is de puzzel in elkaar zetten.
Hoeveel werk is dat nou eigenlijk een T.rex scannen?
Alles is gescand met een Artec EVA en de meeste botten zijn gescand op een eenvoudige werktafel. Om het uitwerken wat eenvoudiger te maken heb ik gebruik gemaakt van kleine houten klossen om de botten vrij te houden van de tafel. Voor de moeilijk te balanceren botten heb ik zandzakken gebuikt. Het scannen van de losse botten duurde ruim 7 werkdagen en leverde ruim 400 Gb aan data op. Voor het scannen van de schedel en het overzicht van de T.rex is nog eens hele dag nodig geweest. En leverde nog eens ruim 30 Gb aan data op. Voor het uitwerken van alle scans is bijna 3 weken nodig geweest. Met name de grotere botten nemen onevenredig veel tijd in beslag. Alles is in kleur ingescand maar om tijd te besparen is de kleur niet op de modellen gemaakt. Het maken van de puzzel met de meer dan 200 scans duurt inmiddels ook al bijna een week en is nog niet klaar. Hieronder kun je alvast een voorproefje zien van de samengestelde puzzel.
Alle scans zijn voor wetenschappelijke doeleinden op te vragen bij Naturalis. Op dit moment lopen er al onderzoeken op basis van de 3D scans. Naturalis zal uiteindelijk ook een 3D-printbaar model beschikbaar stellen via Ultimaker (3D-print T.rex). Natuurlijk is het origineel mooier dus ga ook vooral zelf kijken! 3D model
Foto’s: Isabella Rozendaal
Triceratops schedel reconstructie
Het verhaal van deze Triceratops schedel is een hele bijzondere, de schedel is in 1891 opgegraven in Wyoming door de wereldberoemde paleontoloog John Bell Hatcher, die in dat zelfde gebied tientallen andere triceratops-schedels opgroef, en ze vervolgens verscheepte naar Yale. Daar heeft deze schedel een tijd in de opslag gestaan mede omdat het veldwerk dermate succesvol was dat het uitprepareren van al deze exemplaren meer dan een mensenleven zou kosten. Toen men doorkreeg dat deze schedels niet een enorme verscheidenheid aan soorten voorstelde maar enkel een enorme variatie binnen een beperkt aantal soorten illustreerde, heeft men besloten om toch maar eens de opslag op te ruimen. Eén schedel is in Parijs geëindigd, één in München en één in delft.
Onderhandelingen met delft begonnen in 1951, na een bezoek aan het Peabody museum in Yale. Delft had door de jaren heen een enorme collectie van gidsfossielen verzameld uit Nederlands Timor die zeer aantrekkelijk bleken voor de Amerikanen. Uiteindelijk werd schedel 21 (van de soort t. Brevicornus, één van de 16 soorten zoals ooit erkend) als een adequaat ruilmiddel aangeboden. Deze zou volledig geprepareerd en gerestaureerd geleverd worden aan het museum in delft. Na meerdere jaren preparatiewerk was het dan uiteindelijk zo ver, in 1956 zou de schedel zijn reis beginnen op naar delft. Tijdens de overtocht verliepen zaken alles behalve soepel. De curator en tevens enige Nederlander die ooit een complete schedel van een triceratops had gezien die overleed voordat de deal rond was. Dit bleek een cruciaal gegeven, aangezien tijdens de overtocht de schedel zwaar beschadigd is geraakt. De boot met de belangrijke vracht raakte in een grote storm, waardoor de kist met de schedel flink is gaan schuiven. De gevolgen van deze moeizame overtocht zijn vandaag de dag nog te zien in het exemplaar. Vervolgens is deze kist via de haven van Rotterdam in delft aangekomen, maar aangezien dit op een vrijdagavond gebeurde na sluitingstijd is de kist zonder toezicht hardhandig afgeleverd. Deze laatste fase van het bezorgingsproces heeft nog voor een hoop bijkomende schade gezorgd. Aangezien niemand in het geologisch-mineralogisch museum in delft ooit een dergelijke schedel had gezien was het terug in elkaar puzzelen van de meer dan 600 losse elementen een immense taak die op de schouders van dr. Kruizinga rustte. Met veel liefde, toewijding en expertise is het uiteindelijk gelukt om na een jaar een complete schedel te produceren. Los van enkele esthetische kwesties en relatief minimale wetenschappelijke incorrectheden was de reconstructie een groot succes.
In deze toestand scan ik de schedel voor het eerst. Ik heb de schedel in het museum gescand met mijn Artec EVA, het resultaat mag er zijn!
Na jaren in het museum in delft gestaan te hebben kwam de schedel een tijdje geleden naar Naturalis, waar men besloten heeft om de oude reconstructie bestaande uit veel gips, verf en lijm een moderne make-over te geven. Daarnaast is de wetenschappelijke en historische achtergrond van het exemplaar doorgelicht. Dylan Bastiaans krijgt de leiding over de reconstructie en is ondertussen dé Nederlandse expert op het gebied van de Triceratops. Om te beginnen worden alle stukken losgemaakt en opnieuw geprepareerd. De kale schedel is nauwelijks nog herkenbaar.
De puzzel begint, hoe moet nu alles in elkaar passen. Ondertussen mag ik alle losse onderdelen inscannen om straks een virtuele reconstructie te maken. Een jaar later zijn alle stukken schoon en is de puzzel tot zo ver als mogelijk in elkaar gezet. Om de digitale puzzelstukken niet handmatig en op mijn ‘leken’ oog te moeten passen heb ik Dylan gevraagd de stukken die bij elkaar horen tegen elkaar te houden zoals ze horen. In die stand maak ik dan een korte scan van de twee delen. Die scan registreer ik met het belangrijkste stuk en vervolgens registreer ik het losse stuk met de combinatie-scan en past alles in elkaar zoals het hoort. Zoals hieronder goed te zien is.
Uiteindelijk na wat speurwerk en enkele vermoedens is gebleken dat het Peabody museum in Yale destijds niet alle fragmenten geleverd heeft en enkele delen van de Delftse triceratops nog in Amerika liggen. Deze stukken zullen worden meegenomen in een moderne reconstructie op basis van de nieuwste wetenschappelijke inzichten en de modernste technieken. Uiteindelijk zal de schedel verder gerestaureerd worden met als doel om weer tentoongesteld te worden.
Capturing Reality trial
Een aantal dagen geleden heb ik een trial van nieuwe software uitgeprobeerd, een aantal van de features wil graag met jullie delen. In eerste instantie is Capturing Reality een programma dat 3D-modellen maakt op basis van fotogrammetrie net als Visual SFM, Photoscan, Photomodeler of 123D Catch. Al deze programma’s maken in basis gebruik van hetzelfde algoritme/techniek ‘structure from motion’, waarbij in vele foto’s van hetzelfde object overeenkomende punten worden herkend, dat wordt de ‘sparse’ pointcloud genoemd; daarna wordt er nog een tweede keer gekeken naar overeenkomende punten op basis van de registratie die uit de eerste berekening is gekomen. Daaruit komt de ‘dense’ pointcloud, die ziet er al mooi uit maar de software kan dan in een volgende stap de puntenwolk omrekenen tot een gesloten mesh.
Tot zo ver niks nieuws, Capturing Reality heeft echter nog wel een aantal trucjes die het vernieuwend maken.
Om te beginnen kunnen we na het maken van de sparse pointcloud een ‘reconstruction region’ aangeven, dat wil zeggen dat alleen objecten die binnen deze regio vallen worden gereconstrueerd. Dat is een hele verbetering ten opzichte van het handmatig per foto het gebied van interesse aanwijzen, zoals bijvoorbeeld in Photoscan.
Verder kunnen we puntenwolken inladen, daarvoor moeten de puntenwolken eerst omgezet worden naar het ptx formaat, één van de standaarden in de puntenwolken industrie. De software leest de bestanden in slechts enkele seconden in en zet ze om naar zes afbeeldingen (als in een kubus). Uiteraard kun je zo veel puntenwolken inladen als je wilt. Geregistreerde puntenwolken kunnen als zodanig worden ingeladen. Verder kunnen er ook foto’s worden toegevoegd van hetzelfde object. Vervolgens laten we de software de eerste twee stappen van de fotogrammetrie uitvoeren. En krijgen we een ‘dense’ pointcloud van onze scans. Delen die we niet met scans hebben opgenomen maar wel met voldoende foto’s hebben vastgelegd zullen ook gereconstrueerd worden of in dichtheid worden verbeterd. Dit is iets nieuws voor de meesten, al zit er in Trimble Real Works al wel iets wat hier op lijkt.
Maar nu komt de grootste truc – we kunnen de laatste stap van de fotogrammetrie ook uitvoeren en een mesh laten berekenen van de puntenwolk. Het detail van het mesh is afhankelijk van de puntenwolk en de eventuele foto’s, maar de resultaten zien er toch erg leuk uit. De meshes zijn te exporteren als .obj en .ply bestand en daarmee weer te openen met tal van andere software pakketten. Hieronder zien we eerst de puntenwolk van een kunstwerk in Zoetermeer en daaronder het resultaat zoals het uit Capturing Reality komt.
Puntenwolk data van het kunstwerk
Mesh van de puntenwolk.
Het werkt nog niet perfect en er zijn nog wel wat kleine bugs in het programma maar als je het mij vraagt, komt het in de buurt van de ‘heilige graal’ op het gebied van laserscannen. Namelijk van een puntenwolk een mesh maken in slechts enkele stappen. De software is nog tot 31 januari 2016 gratis uit te proberen, ik zou zeggen doen!
Capturing Reality
Van de resolutie en de bollen
Bij vrijwel alle trainingen die ik heb gegeven, werd dezelfde vraag gesteld: “Welke resolutie moet ik gebruiken en op welke afstand kan ik mijn referentiebollen dan plaatsen?”. In deze post zal ik die vraag voor eens en voor altijd gaan beantwoorden.
De software herkent de bollen automatisch op basis van de reflectie en de vorm. Om de vorm goed te kunnen herkennen is het noodzakelijk dat er voldoende punten op de bollen worden gemeten. De bollen kunnen ook handmatig aangewezen worden en dan kan de software ook op grotere afstanden nog de bollen herkennen. Dus hoe hoger de resolutie, hoe meer punten er op de bollen worden gemeten. Bij een hogere resolutie worden de bollen op grotere afstand herkend. Scannen met een hogere kwaliteit geeft geen betere resultaten.
Hieronder de tabel met de maximale afstanden. Voor deze test zijn allen standaard bollen gebruikt zoals ze door Faro worden geleverd met een straal van 69,8 mm. Alle scans zijn bij een zo laag mogelijke kwaliteit gedaan aangezien dit geen verschil oplevert voor het herkennen van de bollen vandaar de soms vreemd springende tijdsduur, bij sommige resoluties kan de kwaliteit lager.
| milljoen punten per scan |
instelling scanner |
tijdsduur scan |
goede referentie (groen) |
matige referentie (geel) |
| 2,7 | 1/16 | 00:43 | 4 m | 6 m |
| 7 | 1/10 | 01:04 | 6 m | 8 m |
| 10,9 | 1/8 | 00:56 | 8 m | 10 m |
| 28,3 | 1/5 | 01:38 | 14 m | 16 m |
| 44,3 | 1/4 | 01:23 | 18 m | 20 m |
| 177 | 1/2 | 04:04 | 35,8 m | 37,8 m |
| 700 | 1/1 | 14:48 | 42,5 m |
De meetbaan gaf me geen mogelijkheid om over een grotere afstand te meten dan 42,5 meter dus wat de hoogste afstand is voor de hoogste resolutie is daarmee nog niet definitief vastgesteld. De eerste aankomende gelegenheid die ik krijg om over een grotere afstand te kunnen meten zal ik het doen en deze pagina bijwerken.
Als we de resultaten in de tabel analyseren kunnen we toch een maximale afstand beredeneren voor de hoogste resolutie, dan blijkt dat het theoretisch mogelijk zou moeten zijn om op ~70 meter een bol te kunnen plaatsen bij de hoogste resolutie.
Ik hoop dat hiermee het één en ander duidelijk wordt voor Faro gebruikers, als er nog meer vragen zijn hoor ik het graag.
Winkelcentrum Lindenboom
Één van de meest uitdagende objecten om te scannen is wel een winkelcentrum dat in gebruik is. Winkelcentrum Lindenboom in Mijdrecht heeft ongeveer 7000 m² aan oppervlakte en 300 m² aan kelders. Iedereen die in de openbare scant weet dat het lastig is als er steeds mensen door je scans heen lopen. In een winkelcentrum dat je alleen maar kunt scannen tijdens openingsuren is dat net iets extremer dan normaal. Een deel van de winkels werd verbouwd of stond leeg en was dus makkelijk in te scannen; maar een nadeel van de verbouwing was dat er minder ruimte was in de verkeersruimtes en dat er ook af en toe grote veranderingen plaats vonden zoals een tijdelijke houten wand om het winkelend publiek te beschermen tegen stof en andere ongemakken.
Verder is het werken met referentiebollen in een geopend winkelcentrum ook geen optie aangezien er net iets te veel nieuwsgierige mensen rondlopen die een bol oppakken om deze eens nader te bekijken. Of achter je aan komen lopen met een bol en heel vriendelijk opmerken dat je deze vergeten bent… De andere optie is het werken met checkerboards als referentiepunten, die dan hoog boven het winkelend publiek moeten worden opgehangen, en dat betekent dan weer dat je naast alle apparatuur ook nog eens een trap mee moet nemen. En verder zijn de checkerboards ook net iets minder betrouwbaar dan de bollen. Er zit dus niks anders op dan alles in te scannen zonder bollen en te vertrouwen op de automatische registratie van de Faro Scene software.
Als we bedenken hoe de software van Faro een cloud-to-cloud registratie doet dan is het snel duidelijk dat mensen eigenlijk maar weinig storen. Voor de registratie neemt de software een klein deel van de punten en vergelijkt die met de punten uit een andere scan. Een volwassen persoon heeft een oppervlakte van minder dan 1 m², een kamer van 4 bij 4 en 2,5 m hoog heeft 72 m². Als er dus een persoon in de ene scan staat en in een volgende niet dan komt dat neer op minder dan 1,4 % van het totale gescande oppervlak. De overlap tussen 2 scans van een zelfde grote ruimte ligt rond de 70%. 30% is ongeveer het minimum voor een goede koppeling. Als mensen door een scan lopen zijn ze nog kleiner qua oppervlak (ze worden door slechts enkele scanlijnen geraakt) en als de ruimtes dan nog groter zijn dan levert het normaal geen problemen op. Het grootste probleem dat mensen opleveren is dat ze slecht opletten en door de scanner heen willen lopen, of een praatje willen maken en vlak voor de spiegel gaan staan waardoor je een groot deel van de ruimte mist die je wilde scannen.
Het scannen duurde in totaal 12 uur verdeeld over 3 dagen met als eindresultaat 270 scans. Natuurlijk zou het ook in 2 dagen tijd kunnen maar in de supermarkt was het zo druk in verband met aankomende feestdagen dat ik daarvoor later ben teruggekomen op een rustige ochtend. Het uitwerken van zo een grote klus neemt duidelijk meer tijd dan het uitwerken van een handvol scans. Het lukt vaak niet in één keer en dan ben je verplicht om met clusters te werken. Een cluster is een groep scans die bij elkaar horen en in een aparte folder worden bewaard. Elke cluster kan dan geregistreerd worden. In een volgende stap worden dan verschillende clusters in een cluster bij elkaar gezet. En zo kun je dan een heel winkelcentrum aan elkaar breien. In dit geval was elke winkel in een eigen cluster net als alle verkeersruimtes en kelders, in totaal 26 clusters. De totale gescande oppervlakte bedraagt meer dan 8000 m². Uiteindelijk heeft het me 20 uur gekost om alle scans aan elkaar te rekenen, de webshares en de plattegronden te maken.