Kinectを利用した簡単3Dモデル作成と3Dモデル活用法

近未来の技術トレンドを先取り！ 「Tech-Sketch」出張所 第4回

3Dスキャン

　それでは実際に、Kinectを使って3Dモデルを作ってみましょう。

　まずは、Kinect Fusionのサンプルアプリケーションを利用した3Dスキャン方法を解説していきます。「Kinect for Windows Developer Toolkit v1.7.0」を起動します。

　サンプルアプリケーションの中から、「Kinect Fusion Explorer-WPF」を探し、「Run」ボタンを押下しアプリケーションを開始します。

　対象の物体をKinectで撮影します。プレビュー映像から対象の物体が外れないように注意しながら、Kinectを上下させつつ物体の周囲を巡り、対象物体を360度撮影することで、プレビュー上で対象物体が再構成されていきます。

　撮影が完了した時点でAction欄の「Create Mesh」を押下すると、Kinectの赤外線深度センサが収集した「点」で構成された対象物体がVoxelの集合体に再構成されます。その後OBJやSTLといったファイル形式にエクスポートする際に、通常の3Dソフトウェアで扱うことができる「ポリゴン」で構成されたメッシュモデルが生成されます。完成した3Dモデルは以下のようなデータになりました。

　上図は、完成した3DモデルをMeshLabで表示したものです。

　今回は椅子の3Dモデルを作成してみました。また、ファイルの出力形式はOBJファイルにしてあります。

参考：サンプルアプリケーションの画面や設定値について

　今回利用している「Kinect Fusion Explorer-WPF」は、以下のような設定パラメータがあります。

• 左の画面：再構成された3Dモデルが表示されます
• 右上の画面：Kinetの深度カメラのRAWデータが表示されます
• 右下の画面：再構成されたデータと入力データの整合結果が表示されます

Action

• Create Mesh：3Dモデルを作成します。STL形式とOBJ形式を選択可能です
• Reset Reconstruction：作成途中の3Dモデルをリセットし再作成を開始します

Image Options

• Display Surface Normals：法線を表示します
• Near Mode：近距離撮影に向いたモードに切り替えます
• Pause Integration：3Dモデルの生成を一時停止します
• Mirror Depth：Depth値を左右反転させます

Depth Threshold

• Min：撮影範囲（Kinectからの深度）の最小値を指定します
• Max：撮影範囲（Kinectからの深度）の最大値を指定します

Volume Max Integration Weight

　再構成処理において新しいデータを足すときの重み付けを設定できます。

　値を大きくすると精密な再構成データができるが、動くスキャン対象の再構成が遅くなります。

　値を小さくすると荒い再構成データになるが、動くスキャン対象への再構成が早くなります。

Volume Voxels Per Meter

　1メートル内にいくつVoxelを配置するかを指定します。この値を大きくすると、より精緻な3Dモデルを作成できます。なお、Voxelは3次元空間での正規格子単位の値を表します。

• 参考：ボクセル（Wikipedia）

Volume Voxels Resolution

• X Axis：再構成する3Dモデルの大きさをVoxel単位で指定します（幅）
• Y Axis：再構成する3Dモデルの大きさをVoxel単位で指定します（高さ）
• Z Axis：再構成する3Dモデルの大きさをVoxel単位で指定します（深度）

　対象物体までの距離や対象物体の大きさ、「Kinect Fusion Explorer-WPF」を動作させているPCのスペックなど、状況に応じて値を変えてみてください。