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3D-Scan mit einer Tiefenkamera (Microsoft Kinect V2)


#1

Was läuft schon? Was ist geplant?


#2

Normalerweise ist ein 3DScanner eine kostspielige Anschaffung. Aber es geht auch günstig!
Mit einer Tiefenkamera von Microsoft (Kinect V1 oder V2) , Primesense oder Asus Xtion.
Aktuell haben wir eine MS Kinect V2 im Fablab. Bei Bedarf Alex drauf ansprechen.

Diese enthält ein IR-Tiefenkamera (3D), eine HD-Kamera und ein 4-Mikrofon-Array in einen Gehäuse, welches sich auf einem normalen Fotostativ (übliches Kameragewinde) montieren lässt.
In Verbindung mit einem relativ leistungsstarken PC (Windows 10, DirectX11, USB3) und der passenden Software lässt sich damit ein preisgünstiger 3D-Scanner realisieren.

Leider sind die Systemvorraussetzungen etwas hakelig. Vermutlich wegen der sehr hohen Datenmengen. Insbesondere die USB3-Schnittstelle braucht zwingend einen Chipsatz von Intel oder Renesas.
https://social.msdn.microsoft.com/Forums/de-DE/bb379e8b-4258-40d6-92e4-56dd95d7b0bb/confirmed-list-of-usb-30-pcie-cardslaptopsconfigurations-which-work-for-kinect-v2-during?forum=kinectv2sdk

Wer Interesse hat, sollte zuallererst das “Kinect Configuration Verifier tool” installieren.
http://go.microsoft.com/fwlink/p/?LinkID=513889
Wenn von diesem Tool die USB3-Schnittstelle bemängelt wird, aber der passende Chipsatz verbaut ist, könnte es nach meiner Erfahrung trotzdem funktionieren.

Weiterhin wird noch das “Kinect for Windows SDK 2.0” benötigt.
https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=44561

Eine grobe Funktionskontrolle durchführen mit dem “Kinect Configuration Verifier tool” unter “Verify Kinect Depth and Color Streams”. Es werden die Bilder von HD- und Tiefenkamera mit aktueller Framerate (fps) ausgegeben.

Wenn das endlich funktioniert… Herzliche Glückwunsch!
Bei mir war es ein langer Weg mit neuer Grafikkarte (DirectX11) und separater USB3-PCI-Karte (Renesas-Chipsatz) und passender Treibersuche. Beim Laptop von Alex ging es nach 10 Minuten.

Jetzt noch fix die Scan-Software (3D-Scan/3D-Builder oder alternativ KScan3D) installieren.
Viel Spaß beim Scannen!

Hier ein Beispiel von der Makerfaire Berlin: My3DScan.zip (4,0 MB)


#3

Um 3D-Ganzkörper-Scans durchführen zu können, ist eine elektrische Drehplattform nötig. Um eine langsame, gleichmäßige Erfassung zu ermöglichen. Ich bin gerade dabei, eine zu bauen. Mit Getriebemotor (alter Akkuschrauber), Reibradantrieb und kugelgelagertem Drehkranz. Aktuell warte ich auf bestellte Teile. Dauert also noch eine Weile bis es losgeht.


#4

Ach, coole Idee mit der Drehplattform! Wie wäre es noch mit einem Hocker, damit Personen ruhiger sitzen?


#5

War auch mein erster Ansatz. Nur stört dann der Reibradantrieb beim Sitzen. Aber auf die Drehplattform läßt sich ein Hocker stellen.


#6

Sitzen ist sicherlich bequemer für den zu scannenden, aber birgt in meinen Augen Probleme für den Ganzkörperscan. Zum einen die Position: nicht mehr anatomisch neutral, sondern schon in eine Form gebeugt. Und man hat natürlich ein Teil mehr, das irgendwie rausgerechnet werden muss :wink:


#7

Endlich: gestern haben wir die ersten Versuche mit unserer Kinect 2, einem leistungsfähigen Laptop und der nun fertigen Drehplattform gemacht… die Ergebnisse können sich für “erste Versuche” schon sehen lassen!



Die 3D-Daten zu den scans:
scan3d (16).3mf (4,9 MB)
scan3d (11).3mf (6,7 MB)
scan3d (13).3mf (6,2 MB)

Wir bleiben dran und sind zuversichtlich in absehbarer Zukunft gute Ergebnisse vorweisen zu können!
-> Falls sich jemand mit der Kinect 2 auskennt freuen wir uns auch sehr über Unterstützung!


#8

Ich hatte mit der Kinect 1 auch gute Ergebnisse ohne Drehteller. Einfach herum laufen.
Wie bei der Photogrammetrie sind die Bewegungen der Personen das größte Problem.
Es ist leichter so still zu stehen, als auf einem Drehteller still zu stehen.


#9

Für alle wie mich, die gerne alle Privatsphäreeinstellungen so weit runter drehen wie möglich:

damit die App 3d-Scan die Kinect überhaupt erkennt / Bilder aufnehmen kann müssen unter Einstellungen > Datenschutz im Reiter Kamera und im Reiter Mikrofon(!) die Erlaubnis gegeben werden, dass Apps (und im speziellen 3d scan) Kameras verwenden dürfen. Sonst bleibt das Bild grau und beim Scannen passiert garnichts


#10

So, hier endlich die Scans, die ich hier zuhause aufgenommen habe:


(Leider zu groß für den Upload hier)

Das sind jetzt 2 Scans, beide mit der höchsten Auflösung aufgenommen, das hat ohne Probleme geklappt. Der erste Scan ist nicht so gut geworden, das lag irgendwie an der Stuhllehne, die hat das Programm immer durcheinandergebracht.

Im 2. Scan habe ich dann die Drehung nicht vollständig gemacht, sondern an den Rändern der Stuhllehne aufgehört (deswegen fehlt die Lehne auch), das hat dann deutlich besser geklappt. Ich finde man kann schon sehr deutlich Details erkennen, also lohnt es sich schon einen Rechner mit genug Power zu verwenden und die höchste Auflösung zu wählen.

Mein System:
Geforce GTX 960
8 GB RAM
Intel XEON E3-1225 (4 Kerne 3.3 // 3.7 GHZ)

Die Kinect bringe ich dann in den nächsten Tagen zurück ins Lab :wink:


#11

Moin Ian, schön dass es bei dir wohl gut geklappt zu haben scheint! Leider lassen sich die runtergeladenen Dateien bei mir nicht öffnen (im Microsoft Builder)


#12

Hallo Ian! Danke, daß Du es ausprobieren konntest. Ich kann die Resultate im 3D-Builder problemlos öffnen. Die Qualität ist deutlich besser als bei der abendlichen Testaktion mit dem Laptop von Alex. Ist ungefähr vergleichbar mit dem Resultat von der Makerfaire 2015 in Berlin. Hast Du Natascha schon als Schlüsselanhänger in 3D gedruckt?

Also brauche ich definitiv eine bessere Grafikkarte für meinen Homelab-Rechner (FSC R650 2*Xeon 8 Kerne (8B RAM).
Bis max 150€ Ich brauche sie nicht für Spiele. GTX750, GTX960, GTX1050…???
Kannst Du als Gamer etwas empfehlen?


#13

Das ist wirklich eine gute Frage, die mich auch beschäftigt (falls wir uns im Zuge der ElektroLab-Aufrüstung) vielelicht auch noch einen Rechner ins Lab stellen können!

Ich bin jetzt als Max. auf die NVIDIA GeForce GTX 1080 Grafikkarte (8GB GDDR5X) gestoßen, was würdest du uns empfehlen @Ian?


#14

Hey Stefan,

nein noch nicht, dafür hat das Modell leider zu viele Lücken :wink:

Also eine 960 oder 1050 brauchst du dir eigentlich nicht zu holen solange du nicht vorhast zu Spielen. Eine GTX950 könntest du für diesen Preis bekommen oder eine 750, das sollte für 3d-design vollkommen ausreichen. Da ja jetzt die neuen 10xx Grafikkarten rausgekommen sind dürften die vom Preis her auch stark fallen. Ich persönlich würde eine GTX 950 holen, die sind gerade noch im Preisrahmen, oder eine gebrauchte 960


#15

Hallo Alex,

solange du nicht vorhast ein Virtual-Reality-Equipment aufzubauen würde ich dir von der 1080 abraten, die ist ziemlich überdimensioniert für einfaches 3d-Design und CAD-Anwendungen. Da kann ich dir auch nur die 960 oder maximal die 970 ans Herz legen, die dürften voll ausreichen und weniger als die Hälfte kosten.


#16

Hallo zusammen!
Entschuldigen Sie mir bitte. Haben Sie mit dieser Software etwas gearbeitet: https://www.artec3d.com/de/3d-software/artec-studio
Dа schreibt man, dass sie mit Kinect arbeitet.
Danke im Voraus.


#17

Hallo Chris,
Danke für den Hinweis auf Artec-Studio. Sieht recht vielversprechend aus; ich werde die Software mal testen. Leider ist sie kostenpflichtig. Aber 4 Wochen Testphase sind genug zum testen.
Was hast Du damit gescannt? Auch Personen? Kannst Du bitte Beispieldaten ins Forum stellen.

Bisher habe ich mich auf kostenlose Programme konzentriert. Nur ist die Auswahl, die mit der Microsoft Kinekt V2 zusammenarbeiten recht bescheiden. Da ich Personen vollständig scannen möchte, ist eine zuverlässige Fusion der Scandaten eine wichtige Funktion. Folgende Programme hab ich getestet:

  • 3D-Scan (Version 2.0.47.0 App aus Windows 10): Funktioniert, aber die Einstellmöglichkeiten sind recht bescheiden. Auch die Auflösung des fusionierten 3D-Objekts könnte besser sein. Braucht schnelle Grafikkarte. Und ändert sich mit den automatischen Windows-Updates, nicht immer zum besseren.

  • KScan3D 64bit Version 1.2: Gefällt von den Einstellmöglichkeiten sehr gut, aber nur für Einzelscans gut zu gebrauchen. Die automatische Fusionierung funktioniert kaum, die Einzelscans werden unpassend zusammengesetzt. Die manuelle Ausrichtung ist mir zu zeitaufwändig.

  • Das Kinekt for Windows SDK v2.0 enthält auch gute Programme zur Erschließung der Tiefenkamera wie z.B. Kinekt Studio, Kinekt Fusion Explorer. Durch Mittelung können bei unbewegten Objekten gut aufgelöste, rauscharme Einzelscans gemacht werden. Aber leider ohne Fusion der Scandaten.

Viele Scanprogramme wie reconstructme, Skanekt, Faro kooperieren leider nicht mit der Kinect V2. Schade!

Hier meine aktuelle Scan-Hardware:

  • Kinekt V2 für Windows
  • PC mit Windows 10 und GTX 1050 2GB
  • selbstgebauter Drehteller mit variabler Geschwindigkeit für Personen und größere Objekte


#18

Update: Ich habe mir die Microsoft Kinect 360 (Version 1) von @Claus ausgeliehen und verschiedene “neue” 3D-Scan-Programme getestet. Obwohl die Scanqualität dieser Kinect V1 deutlich schlechter ist die vom Nachfolgemodell Kinect V2, ist sie doch um einiges praxistauglicher. Die Hardwareanforderungen sind geringer (kein USB3, kein besonderer USB-Chipsatz erforderlich) und die Software-Unterstützung ist deutlich besser. Ich habe vier Programme ausprobiert mit dem Ziel auf der Drehplattform eine Person in 3D zu scannen.

  1. Skanekt http://skanect.occipital.com/
    Ist sehr gut zu bedienen und zu konfigurieren. Sehr geradlinig vom Arbeitsablauf. Leider ist die Test-Version auf 5000 Polygone begrenzt; das ist sehr wenig. Eine Einzelplatz-Lizenz kostet 119€. Auf jeden Fall eine Überlegung wert.

  2. ReconstructMe http://reconstructme.net/
    Funktioniert auch recht gut. Die Bedienoberfläche ist etwas eigenwillig, aber dennoch gut bedienbar. Und für nicht-kommerzielle Anwendung frei nutzbar.

  3. Faro Scenect Scene LT Labs 5.2.100 http://www.faro.com/en-gb/resource/scenect-5-2-100-32597-64-bit-with-manual-setup/ (Registrierung bei Faro erforderlich)
    Hat leider nicht funktioniert, weil die Kinect 360 (V1) nicht erkannt wird. Hab vielfach das MS SDK1.8 neu installiert. Leider ohne Erfolg. Vielleicht habt Ihr mehr Glück dabei. Bitte testen!

  4. Faro Scene Capture 6.2.4.30 https://www.faro.com/de-de/resource/scene-capture-6-2-4-30-with-manual-64-bit-11/ (Registrierung bei Faro erforderlich)
    Die Kinect 360 (V1) wurde mit den gleichen Treibern erkannt. Scannen war möglich, aber bei moderater Schwenkbewegungen ist der Datenstrom bzw die 3D-Registrierung abgebrochen. Vielleicht ist mein Rechner einfach zu schlapp für diese umfangreiche Software. Schade! Unterstützt angeblich auch die Kinect V2. Hat bei mir aber auch nicht geklappt. Diese Software sollten wir auf einem schnellen Rechner ausprobieren.


#19

super Beitrag: mit Reconstruct me habe ich mit der Kinect 1 auch Erfahrungen und war zumindest zufrieden. Gruß Claus


#20

Claus und ich sind gerade dabei, die Kinect 1 am Fablab-Rechner einzurichten… Mit SDK 2.0 haben wir keine Verbindung mit Windows 3D-Scan App bekommen. Mit SDK 1.8 funktioniert es.
Reconstruct funktioniert noch nicht, sind auf Lösungssuche.
LG Natascha