Устройство и программное обеспечение

Когда-то, чтобы человек полетел в космос, требовались большие ЭВМ, имеющие по современным меркам ничтожно малые вычислительные мощности. Сейчас обычный смартфон имеет вычислительные возможности больше, чем человечеству было нужно для запуска ракеты в космос. Но и программное обеспечение стало намного сложнее и требовательнее.

Мы имеем ограничение в обработке снятого объекта не более 5 секунд. На данном этапе работы не представляется возможным измерить даже примерное время выполнение алгоритма формирования 3D модели. Для уменьшения времени обработки снятого объекта я предлагаю использовать флагманские смартфоны с наибольшими вычислительными мощностями.

Программное обеспечение должно быть выполнено в соответствии с условиями пассивного 3D сканирования. Оно должно быть ориентировано на несколько источников света или естественное освещение сканируемого объекта.

Первой стадией является сканирование объекта со всех сторон. Это может быть выполнено съёмкой объекта по окружности, либо вращением самого объекта в горизонтальной плоскости.

Второй стадией является получение проекционной 3D модели нашего объекта. Из-за оптических мощностей предполагается использование программы для сканирования вне производства, на котором было бы возможно использование проекционного контрастного экрана или подсвечивание объекта для получения его теневого изображения на фоне с ним контрастирующим. Учитывая это нам необходимо использовать фон не заданный никакими константами для дальнейшего захвата и обработки изображения объекта.

При вращении камеры вокруг объекта случайный фон будет меняться быстрее, чем сканируемый объект. Либо фон будет оставаться неподвижным при вращении самого объекта. Таким образом, образуется мало подвижная часть из которой нужно выделить её контур, который будет располагаться ближе остальных контуров к центру сканируемого пространства. Этот контур сможет заменить изображение проекций на экране.

Третьей завершающей стадией после составления проекционной 3D модели будет являться реконструкция глубинных значений изображений в этой части отсканированного пространства.[3]

2 Габаритный расчёт

Последние новинки мобильных телефонов показывают, что производители стремятся делать свои устройства как можно тоньше, при этом не боятся увеличивать смартфоны в длину и ширину, и сейчас не ясно, где будет практический предел у этого расширения и удлинения. В ближайшем будущем телефоны будут обладать перископическими оптическими системами, располагающимися параллельно плоскости экрана.

Как мы видим на рисунке 3, устройство камеры включает в себя объектив, плоское зеркало, увеличивающую систему и светочувствительную матрицу. Стоит отметить, что подобное решение уже было реализовано инженерами компании Minolta в 2002 году при создании компактной камеры, единственным отличием было использование призмы вместо плоского зеркала. Это позволило оснастить её размерами 84,5х72х20 миллиметров, объективом с ЭФР 37-111 миллиметров и максимальной диафрагмой F/2,8-F/3,6.[4]

Учитывая ограничение по техническому заданию не более 1 м³ можно предположить, что габаритные размеры мобильного устройства, оснащённого такой камерой, не превысят условия.

Рисунок 3 - Оптическая система камеры мобильного телефона из последнего патента Apple