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台灣首創手持3D掃描機 即時繪下人物身形

文/劉珈均

雕像與3D列印的雙胞胎。

雕像與3D列印的雙胞胎。

近年3D列印颳起一陣旋風,風靡台灣自造者社群,結構精緻複雜的飾品、大小零件都可借重3D列印,列印材料也由塑膠擴展到金屬,甚至食物,大眾熱烈討論3D列印帶來的新可能性。工研院電子與光電研究所搭上3D列印潮流,研發台灣首款手持式3D掃描機,不限物體大小,可在短時間內建構出物體的3D全彩模型。

近年3D列印風行,但供3D列印用的3D的數位內容不容易自行取得。電光所影像處理晶片程式技術部經理陳加珍說,主流的3D掃描技術以雷射或結構光掃描,要拍多張照片且耗時較久,此技術透過兩個鏡頭投射與接收,只需要拍一個影像就能呈現3D圖像,因此掃描速度非常快,使用者得以連續掃描、讓系統即時拼接為3D資料,並直接支援3D列印輸出。

電光所影像處理晶片程式技術部經理陳加珍

電光所影像處理晶片程式技術部經理陳加珍

團隊研發的3D量測與校正技術已獲得專利,當使用者拿著3D掃瞄機緩慢移動著掃描物體時,後端軟體高速運算,將重複的像素疊合,隨著掃描器移動、掃描,系統源源不斷生成三維資料,自動即時接合為連續的3D全彩模型,重複疊合的另一個好處是可以提高量測解析度,記錄物體的細節。掃描的物體不限大小與外型,皆可掃描為3D圖像,相比桌上型的掃描機,此款儀器操作極富彈性便利。掃描器的光源為紅外線LED,用以掃描人體也相當安全。

談及研發過程的小插曲,陳加珍笑著說,若運算不夠快或出錯,三維資料相疊沒疊好,掃描後的人像就可能會出現兩個鼻子。掃描人體除了好玩拿來掃描朋友人像、列印成雕像外,在醫療上用途亦相當廣泛。陳加珍舉例,義肢須與肢體密合,精細、高解析的掃描人體3D結構細節,便能協助義肢製作,讓義肢更貼合身體,提高穿戴舒適度。

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掃描器最上方的鏡頭為LED紅外線發出端,左下鏡頭為顏色感測器,右下鏡頭為紅外線訊號接收端。

掃描器最上方的鏡頭為LED紅外線發出端,左下鏡頭為顏色感測器,右下鏡頭為紅外線訊號接收端。

當使用者拿著3D掃瞄機緩慢移動著掃描物體時,後端軟體高速運算,將重複的像素疊合,源源不斷生成三維資料,自動即時接合為連續的3D全彩模型。

當使用者拿著3D掃瞄機緩慢移動著掃描物體時,後端軟體高速運算,將重複的像素疊合,源源不斷生成三維資料,自動即時接合為連續的3D全彩模型。

此3D掃描機為台灣首款手持式的設備,曾在去年的台北國際電腦展大出風頭,也獲得103年資訊月百大創新產品金質獎。目前市售的手持式3D掃描機價格約美金2萬至4萬左右,就算是專業工作室也難以負擔,陳加珍說,若以後順利量產、上線,他們理想目標售價定在新台幣十萬以下。

團隊的核心技術是「深度感測」,過去團隊研究將之運用於設計人機互動裝置,例如影像感測人的手勢動作,讓投影的書籍自動翻頁。深度感測技術還有許許多多延伸應用領域,例如空間定位、作為工業機器人的視覺、齒型與足型掃描、文化古蹟的數位保存等。也有業者構想將3D感測技術嵌入手機與平板,變成行動3D掃描器,與遊戲結合或用以拍攝3D影像、分辨物體前後景深而更輕易的去背等等新的應用。

開發手持式3D掃描器的電光所團隊。

開發手持式3D掃描器的電光所團隊。

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