3D-Scannen von Glasobjekten

Saarbrücker Max-Planck-Forscher entwickeln neue Methode zur dreidimensionalen Erfassung von durchsichtigen Objekten.

3D-Scanner, die Gegenstände im Computer dreidimensional abbilden, sind heute weit verbreitet, zum Beispiel im Computertrickfilm, der Archäologie, der Werkstückprüfung oder dem Prototypenbau. Sie konnten jedoch bislang keine Materialien scannen, die durchsichtig sind, stark glänzen oder sehr dunkle Flächen aufweisen. Wissenschaftler des Saarbrücker Max-Planck-Instituts für Informatik haben dafür jetzt ein Verfahren entwickelt, das sie auf der weltgrößten Computergrafik-Konferenz SIGGRAPH in Los Angeles vorstellten. Dazu wird der zu scannende Gegenstand in eine fluoreszierende Flüssigkeit gestellt, in der Lichtstrahlen direkt sichtbar werden. Sogar Glasgegenstände lassen sich nun einfach in hochqualitative 3D-Modelle verwandeln und zudem optisch in „Scheiben“ schneiden. Das war bislang nur mit teuren und technisch aufwändigen Verfahren wie der Computertomografie möglich.

Ein üblicher 3D-Scanner besteht aus einem Laserprojektor, der eine Linie auf den Gegenstand projiziert, und einer Kamera, die die Schnittkurve unter einem bestimmten Winkel beobachtet. Mit Glasobjekten sind diese 3D-Scanner überfordert, weil die Kamera nicht eine Linie auf der Oberfläche sieht, sondern nur die funkelnden Reflexionen aus dem Inneren des Glases. Das Wissenschaftler-Team des Max-Planck-Instituts für Informatik hat daher die Glasobjekte in eine fluoreszierende Lösung gestellt, durch die man genau sehen kann, wie sich die Lichtstrahlen im Wasser ausbreiten und wo sie auf ein Hindernis wie das Glasobjekt stoßen. Die Wissenschaftler haben dann nicht die Objektoberfläche selbst, sondern den Raum vor dem Gegenstand gescannt. Die Zutaten für dieses Verfahren sind günstig und überall erhältlich: ein Aquarium aus der Zoohandlung, gefüllt mit Wasser, dazu ein wenig fluoreszierender Farbstoff aus der Apotheke.

Mit dem patentierten Verfahren ist es möglich, Objekte aus ganz verschiedenen Materialien auf einfache Weise zu scannen. Klare Glasgegenstände können außerdem als ganzes Objekt rein optisch in Scheiben geschnitten werden. Dazu wird der Brechungsindex des fluoreszierend gefärbten Wassers durch Hinzufügen eines Kaliumsalzes so lange erhöht, bis er genau dem des Glases entspricht. Die Lichtstrahlen laufen nun durch das komplette Objekt, ohne dabei gebrochen zu werden.

Bilder und Videos zum kostenlosen Download finden Sie unter:
http://www.mpi-inf.mpg.de/resources/FIRS/Bildmaterial/

Ausführliche Informationen unter:
http://www.mpi-inf.mpg.de/resources/FIRS/

Ansprechpartner:
Dipl.-Phys. Matthias B. Hullin
Max-Planck-Institut Informatik
hullin@mpi-inf.mpg.de
Tel. +49 681 9325-413

Dr.-Ing. Hendrik P. A. Lensch Max-Planck-Institut Informatik lensch@mpi-inf.mpg.de Tel. +49 681 9325-428