Artec_3D

**Artec 3D** 是 3D 掃描軟硬體開發商與製造商。 該企業為國際集團，總部設於盧森堡，在美國（聖克拉拉）和中國（上海市）設有分公司。Artec 3D 的產品和服務廣泛應用於不同行業，包括工程、醫療衛生、媒體設計、娛樂、教育、時尚以及歷史保護。 2013 年，Artec 3D 發布了全自動全身 3D 掃描系統 Shapify.me，可製作「Shapies」3D 人像。

## 技術

3D 掃描儀可捕獲物體的幾何並生成三維數字模型。Artec 3D 掃描儀均為結構光掃描儀。 以多束平行光束在物體上投射圖案。通過在物體上投射出網狀圖案，掃描儀能夠從不同角度捕獲物體的失真和變形，然後使用三角計量法計算出物體上具體某點的距離。獲取的三維坐標可為真實物體重建數字模型。 光掃描儀使用藍光或 Artec 掃描儀使用的白光。 光線的選擇不會影響技術背後的處理流程或概念。

## 硬體

**Eva**

Eva 是一款 2012 年推出的彩色手持掃描儀 捕獲與處理速度高達每秒 200 萬點。該款掃描儀為捕獲大中型物體而設計。近距離掃描面積為 214 x 148 mm，遠距離面積為 536 x 371 mm，3D 解析度高達 0.5 mm，3D 點位精度達 0.1 mm。 Eva 可以在距離物體 0.4 米 m 到 1 米的範圍內運作，捕獲速度高達每秒 16 幀。 數據可直接以 OBJ、PLY、WRL、STL、AOP、ASCII、PTX、E57 或 XYZRGB 文件格式導出。 Eva 無需預熱即可在連接電源後立刻使用。

**Spider**

Spider 是一款 2013 年推出的彩色手持 3D 掃描儀，為捕獲小型複雜物體而設計，擁有高超的解析度和準確度。 其 3D 解析度高達 0.1 mm，點位精度高達 0.05 mm。Spider 無需使用任何標記，也無需在後期處理中進行手動對齊。經過 30 分鐘預熱後，掃描儀可達到最高精度。掃描成品可以不同文件格式導出，包括 OBJ 與 STL。

**Space Spider**

Space Spider 為一款 2015 年推出的彩色手持 3D 掃描儀。Space Spider 使用藍色 LED 光源 且 3D 解析度高達 0.1 mm，精確度達 0.05 mm。可以在距離物體 170 mm 到 350 mm 的距離內運作。 該設備起初為國際太空站設計，加入了高級溫度控制系統避免電子產品經常出現的過熱現象。 3 分鐘預熱後，設備可達最佳精度，連續使用數小時後，可依然保持這一精度。

**Ray**

Ray 是一款可攜式 3D 雷射掃描儀，專為細緻捕獲大型物體或區域而設計，掃描距離可高達 110 米。掃描儀於 2018 年上市，能以亞毫米級精度（高達 0.7 毫米）和最低噪點水平完成掃描，大大減少了後期處理的時間。Artec Ray 完美適用於逆向工程和質量檢測，以及室內或戶外的遺蹟保護。這款輕便（低於 5 kg）的雷射雷達解決方案便攜性高，內置電池可支持四小時的掃描工作。兩台內置式 500 萬像素的攝像頭負責捕獲逼真的色彩。Artec Studio 是一款搭載一系列後期處理工具的軟體，可直接處理掃描數據。掃描數據還可導出至 Geomagic Design X，進行其他處理。此外，您還可以通過 Artec Remote 應用程式（Wifi），使用 iPhone or iPad 遠距離控制 Ray。Remote 能讓用戶進行預覽、選擇單個或多個掃描區域、掃描或直接將數據存儲至 SD 卡，還能更改掃描設置、檢查電池和掃描儀狀態。

**Shapify Booth**

Shapify Booth 是一套 2014 年推出的全自動 3D 全身掃描台，包含四台 Artec 手持式掃描儀和一個靜止站台。3D 掃描儀圍繞人體 360 度旋轉，在 12 秒內捕獲 700 份表面圖像。捕獲的數據隨即自動生成完美的全彩 3D 模型，只需 5 分鐘，即可列印。 Shapify Booth 接受全球企業訂購或租賃。

**Broadway 3D**

Broadway 是 Artec ID 品牌旗下由 Artec 開發的人臉生物識別系統。 設備配備 3D 視覺系統，可區分人臉極致細微的幾何差別，精度達毫米級別。識別過程不到 1 秒，配准過程僅需 2 秒。Broadway 3D 的工作距離為 0.8 米到 1.6 米，工作量可達每分鐘 60 人。 這一技術曾在 2014 冬季奧林匹克運動會期間用於索契國際機場加強安檢。

**Leo**

Leo 是一款符合人體工學的手持式 3D 彩色掃描儀，搭載自動機載處理，於 2018 年推出。Leo 配備觸控螢幕面板，用戶可實時觀察掃描物體 3D 複製品的製作過程。通過旋轉和縮放模型，用戶可以清晰看到未捕獲區域，從而確保掃描一次即可實現全覆蓋。Leo 是一款專業高速掃描儀，工作距離為 0.35-1.2 米，可捕獲從小型零件到犯罪現場或重型機械等大型物體。其視場角為 38.5 × 23°，捕獲體積為 160000 cm3。數據捕獲速度高達 300 萬點 / 秒。無需標靶，Leo 即可在大白天、深夜或任何一個時段有效運作。該產品無需線纜，是真正的便攜產品。SSD 存儲卡也可支持海量數據捕獲。該產品搭載 NVIDIA® Jetson™平台，配備 TX1 Quad-core ARM® Cortex-A57 MPCore CPU、帶有 256 NVIDIA® CUDA® Cores 的 NVIDIA Maxwell™ 1 TFLOPS GPU；內置 9 自由度慣性系、加速度計、陀螺儀和指南針，讓 Leo 能始終明確自身的物理位置和周遭環境。

**Micro**

Micro 是一款桌面式自動 3D 掃描儀，為小型物體製作數字複製品。Micro 於 2019 年推出，彩色雙攝像頭和雙軸旋轉系同步，能掃描 90mm x 60mm x 60mm 以內的物體。Micro 採用藍光科技，3D 精確度高達 10 微米，文件導出支持 STL、OBJ、PTX 等常見格式。 掃描前，只需將物體放置在 Micro 掃描台上即可，用戶可以從預設的掃描路徑中選擇一款，也可自行設計，隨後即可開始掃描。Micro 是質量檢驗和逆向製作小微物體的理想之選，也可用於牙醫、珠寶等行業。

## 軟體

**Artec Studio 11**

Artec Studio 11 是一款用於 3D 掃描和後期處理的軟體程序。捕獲的數據被分為數份「掃描文件」，經過處理和融合生成 3D 模型。Studio 11 包含全自動後期處理的「智能模式」，通過有關掃描物體特性的數個問題引導用戶，並為用戶提供全程指導的後期處理選項。 智能模式可以在整體坐標系內自動對齊，選擇最適合的後期處理算法，清理多餘數據並移除掃描基底。 完成後，掃描數據可直接導出至 3D Systems Geomagic Design X 和 SOLIDWORKS 進行進一步 CAD 處理。

**Artec ScanApp**

Artec ScanApp 是一款 Mac OS X （支持 El Capitan 和 Yosemite）應用程式，支持從 Artec Eva 掃描儀直接傳輸數據至 Macintosh 電腦。 ScanApp 收集的數據可以在軟體內處理，或導出至 Windows 電腦使用 Artec Studio 11 進行進一步處理。

**Artec Scanning SDK**

Artec Scanning SDK 是一款為個人和企業打造的軟體開發工具包（SDK），可對當前程序進行個人定製或開發全新軟體應用，以更完美地使用 Artec 手持式 3D 掃描儀。

## 行業與應用

Artec 3D 手持式掃描儀和軟體已廣泛應用於諸多行業領域。知名行業的應用案例包括：

**工程與製造**，為下列項目製作 3D 數碼模型：

* 英國水資源和污水服務提供商 Thames Water 製作水管模型，以了解水管狀況，進行重要修復；
* 私人訂製汽車配件製造商 Nika Holding 為定製轎車腳墊製作汽車底部。

**醫療保健**，製作：

* 倫敦矯具顧問公司為患有扁頭症候群的嬰兒製作保護頭盔；
* 定製假肢和矯形器；
* 為進行整形美容、再造術患者製作術前和術後面具。

**科學與教育**，為下列項目提供全球科研支持並提供數位化保護工作：

* 圖爾卡納湖盆地研究所和 Louise Leakey 在肯亞北部圖爾卡納盆地發現 180 萬年前的鱷魚、大象和象龜化石；
* 與 3D 列印市集 Threeding 一同製作 55 座瀕危或滅絕鳥類模型，包括白肩雕、白尾海雕、鬼鴞**；**
* 與國際非盈利組織 CyArk 一同保護 500 處文化遺址（包括印度古吉拉特邦帕坦城的王后階梯井和華盛頓紀念碑）和大英博物館的亞述浮雕藏品；
* 舊扎戈拉歷史博物館、瓦爾納和佩爾尼克地方歷史博物館、保加利亞國家軍事歷史博物館的歷史宗教藝術品，與 Threeding 合作完成；
* 金山大學在非洲約翰尼斯堡附近啟星洞系 Dinaledi 室內發現人科物種納萊蒂人的化石骨架；
* 為明尼蘇達聖克勞德州立大學可視化實驗室製作牛、鹿、狐狸、山貓和人類頭骨的互動式頭骨博物館，讓學生與教職人員近距觀察極易破碎的文物；
* 中太平洋學院 11 與 12 年級學生製作歷史文物，作為部分博物館研究作業。

**藝術與設計**，進行數位化捕獲：

* 為美國總統歐巴馬製作第一尊 3D 總統半身像；
* 為電影侏羅紀公園製作恐龍頭部雕刻，可在電影需要之時按比例縮放；
* 史蒂芬・科爾伯的頭部，為 2016 美國橄欖球超級盃大賽期間播放的萬多福開心果廣告製作；
* CoKreeate 為電視主播拉里・金、漫威漫畫前總裁兼董事會主席斯坦・李和美國歌手、歌曲作家、演員克里斯蒂娜・米蓮製作迷你人像。

## 參考文獻