走出平面-3D 捕获与分享



转变 UI — 利用今天的技术设计明天的交互界面

融合真实与虚拟世界，借助英特尔® 实感™ 技术进行 3D 创作并分享。

环顾四周， 在我们的三维世界中，您可以从任意角度查看物体，测量其尺寸，并感知它们与周围物体之间相隔距离的远近。 但当捕获这些物体并展示给他人时，我们通常转化为 2D 静态或动态图片。 其中缘由很简单，一直以来，除了专业人士和爱好者外，对于任何普通人而言，捕获 3D 图像都过于复杂，且成本昂贵。

近期的创新正在改变这种局面。 购物者通过佩戴不同款式的各种虚拟眼镜，可以轻松使用平板电脑来查看物体的外形。 类似的 Android* 和 iOS* 应用可支持用户预览虚拟家具、服装、玩具和其它商品并与其互动。 在大多数情况下，这些应用中使用的 3D 库存限于由专业人员预先构建的内容。

英特尔® 实感™ 摄像头将能够快速让普通大众掌握 3D 扫描、打印和共享能力。 组合使用由英特尔® 实感™ 技术支持的手部和手指跟踪、语音命令、面部分析和扩增实境功能，用户将能够与真实和虚拟对象自然互动，并执行 3D 打印。 可能的用例范围包括实际应用（销售、医疗、设计、教育）、休闲娱乐（游戏、影视制作、社交活动）等。

3D Systems、Autodesk 和 DotProduct 是拥有开拓创新精神的公司，在专业 3D 内容创建和打印方面拥有深厚的根基。 他们正在实施英特尔实感技术，旨在将 3D 捕获和分享功能推广给普通大众。

3D 查看与打印

3D Systems 的创始人是 3D 打印技术的发明者 Chuck Hull，该公司自 1986 年以来一直涉足汽车、航空航天、工业设计、和医疗行业。 该公司目前专注于 3D 打印大众化。 3D Systems 首席创业官 Ping Fu 表示：“英特尔实感摄像头是天作之合。 两年前，大多数 3D 扫描仪的成本在 10,000 到 50,000 美元之间。 使用英特尔实感 3D 摄像头，用户可以访问电脑、2 合 1 设备、AIO、超极本™ 设备或平板电脑中嵌入的 3D 扫描仪。

3D Systems 正在开发两款支持在电脑上利用英特尔实感技术的桌面应用程序： 3DMe* 和 SENSE*。 这两款应用均采用英特尔® 实感™ SDK 2014 开发而成。

3DMe 支持任何人将自己的脸安到喜爱的角色上；例如，NBA 球员、“星际旅行”的博格、滑雪健将、王子以及更多角色（图 1）。 一旦捕获，即可对该角色进行 3D 打印、制作动画或通过社交媒体分享。

图 1：使用 3DMe* 将用户的脸扫描到一个角色上

SENSE 是一款对象扫描软件。 Ping Fu 解释道：“您可以扫描头部、全身或物体（例如喜欢的玩具），然后执行 3D 打印或将其导出。 游戏是一个明显的用例。 设计和制作人员可以使用该功能创建用于细节设计的参考模型，休闲用户可以扫描他们喜爱的东西，与朋友共享，在游戏里玩或 3D 打印他们自己的作品。”

3D 打印的个人扫描物品用例包罗万象。 Ping Fu 说道：“娃娃制造商希望创造与女孩的脸匹配的个性化娃娃。 体育爱好者想要完美适合其头部外形的头盔。 人们希望扫腕部和手部，轻松制作能够缓解腕管不适的管型。”

3DMe 和 SENSE 将物体（图 2）捕获为可编辑的 3D 网格，辅以纹理映射和色彩信息。 3DMe 用户将链接到 cubify.com 打印一个类似的模型；SENSE 用户将能够使用 3D Systems 的 CUBE* 个人 3D 打印机产品打印模型或将其上传到云端，使用服务中心打印。 Ping Fu 指出，CUBE 个人打印机支持用多种材质打印，而高端专业打印机和工业打印机支持的打印材质包括“金属、陶瓷、亚克力、塑料、甚至可食用的巧克力和糖”。

图 2：使用 SENSE* 软件扫描物体

SENSE 应用支持将网格导出为 OBJ、DXE、PLY 和其它 CAD 支持的文件格式。 Ping Fu 继续说道：“大多数 CAD 用户喜欢使用参数化网格，当他们调整几何体时，那些变化可以传达到表面、纹理等。 SENSE 兼容 3D Systems 的 Geomagic Solution 软件套件，提供了一种从扫描数据转化为 CAD/CAM 参数模型的最快方式。”

据 Ping Fu 所述，英特尔实感技术能将全局精度保持在 1 毫米以内。“这个精度足以适用于许多个性化产品，包括量身定制眼镜、鞋或用于修复肢体的管型等医疗设备。 工业设计用例方面，人们会将 3D 扫描应用到 CAD 环境，更精细地完善参考设计。”

Ping Fu 的 3D 扫描经验可以追溯到 1996 年，当时她是 Geomagic 的联合创始人兼首席执行官，该公司是一家世界知名 3D 扫描软件公司，于 2013 年被 3D Systems 收购。 她一直希望全民普及 3D 扫描，并致力于在 3D 扫描和 3D 打印之间建立关联。 在英特尔，她找到了一种相似的精神。 她说道：“我们与英特尔的关系是我们最富有成效、意义重大的合作关系之一。 我们意见一致。 英特尔实感技术促进直观的交互，英特尔实感摄像头捕获原始数据。 我们的软件将其作为点云，并转化为适用于多种下游用途的全彩特征模型。 我们双方都将所需的专业技术在 3D 应用中变得简单易用并且有趣。”

Ping Fu 提到英特尔在集成硬件与优化软件方面的专业技术是其中的关键所在。 “英特尔实感 SDK 团队不同凡响。 他们知道怎样支持开发者社区。” 每一方都为另一方的工作提供支持。 3D Systems 使用英特尔实感软件 SDK 构建他们的应用，利用 SDK 来打造摄像头控制、深度图像和面部识别功能。 “我们与英特尔用户体验团队密切合作创造直观易用的应用，并在此过程中获得了巨大的帮助。”

3D Systems 同样为英特尔实感 SDK 提供了重要支持，推动该套件增加了扫描数据处理功能，让其他开发人员能够获取点云数据并将其转化为网格。 Ping Fu 说道：“3D 扫描的一个难题是原始数据通常很杂乱。 我们提供了非常全面的清理功能，包括根据表面的曲率填补孔洞的功能。 此功能会为用户呈现一个非常自然的外观，无需重新扫描物体。” 3D Systems 还支持在保持物体整体形状的基础上向下采样。游戏开发人员可以利用此功能实现低多边形计数对象，以便更轻松地进行渲染。 最独特的算法是“所见即所得”(WYSIWYG) 扫描工艺，让消费者可以轻松扫描并自动建模。

3D System 团队从开发经历中获得了哪些宝贵经验？ Ping Fu 说道：“准确的 3D 扫描非常困难。 要让一种新技术被接受，用户体验是关键。 在英特尔的帮助下，我们在性能调整、用户测试和市场反馈方面学到了大量宝贵经验。 英特尔还把我们介绍给其它独立软体开发商、电脑原始设备制造商和零售商。 这些联系已经转化为宝贵的合作伙伴关系。”

通过 3D 查看增强 2D 图像

世界领先的 3D 设计、工程和娱乐软件公司 Autodesk 正在使用该技术捕获 3D 图像数据，以便用户能够轻松强化二维照片。 Autodesk 的高级软件经理 Gareth Pennington 说道：“英特尔实感技术能够完美配合我们的Pixlr* 图像编辑应用。 我们对背景分割和从二维图像中获得一个新维度的能力尤其感兴趣。”

背景分割使用深度数据来确定或“分割”前景和背景的内容，然后提取、替换或增强该图像的不同方面，这一切均为实时操作（图 3）。 英特尔实感 SDK 的分割算法同时着眼于颜色和深度数据，确定要显示和提取的内容，然后以 60 fps 的高清视频提交结果。

图 3：使用 Pixlr* 应用执行背景分割

Pennington 表示：“我们将提供非常有趣的用例，例如让用户能够只捕获他们的头部，并自动去掉背景，这样就能将他们的头部图像转化为图像戳，用于叠加到其它图像上， 也可以创建个性化的笑脸和其它表情，在电子邮件或文本中使用。 例如，如果您正在乘坐船或飞机，您可以自拍一张照片并加一个对您有效的绿色滤镜（不包括背景），暗示您晕船。”

Pennington 建议其它开发人员“尽快探索代码示例，因为当您研究具有超多功能的大型 SDK 时，很难了解重点在哪里。”

Pixlr 目前提供在线网页应用和适用于 Windows* 和 Mac OS、iOS 和 Android 的原生应用。 支持英特尔实感技术的版本是 Windows 原生应用。 展望未来，Pennington 说道：“思考我们能利用英特尔实感技术支持的所有其它功能做些什么 — 移动追踪、面部识别，还有测量物体并可能重新调整……这些真的非常有趣，令人叹为观止。 英特尔实感 SDK 还有许多功能等待我们探索。 随着时间推移，消费者能够获得更多支持英特尔实感技术的设备，我们将激发他们的创造力。 我们对未来跃跃欲试。”

在平板电脑上查看 3D

自 2012 年成立以来，DotProduct 曾经服务过专业市场和早期采用 3D 激光扫描技术的公司，包括石油、天然气和电力公司；工程公司；以及取证和历史文档行业。 DotProduct 首席执行官 Brian Ahern 解释道：“那些行业依赖于 3D 成像技术。 他们在 3D 环境下设计并运行，在 3D 环境中维护并升级设施。”

DotProduct 意识到小型 3D 传感器为工业级扫描仪提供了经济实惠的替代选项，于是创造了一款基于 Android 平板电脑的手持式解决方案，可以现场生成精确的 3D 模型。 该系统标价 5,000 美元。 现在，该公司正与英特尔密切合作开发一款基于英特尔实感技术的成本更低的平板电脑解决方案。

Ahern 说道：“我们对英特尔实感技术充满激情。 如果将英特尔实感 3D 摄像头嵌入到市售的平板电脑中，预计我们的市场将呈指数增长。” Ahern 设想 DotProduct 将成为以软件为中心的公司，向集成英特尔实感技术的原始设备制造商和原始设计制造商出售许可。

像 3D Systems 和 Autodesk 一样，DotProduct 正努力将其解决方案变得更适合消费者，从而吸引更多的用户。 “2.0 beta 版具有完全重建的 UI。 其导航、查看和渲染功能非常直观易用 [图 4]。”

图 4：DotProduct 重建了用户界面。

Ahern 认为，注重 3D 图像捕获和分享的专业消费者将成为采用新产品的首批用户。 “我们的一个竞争优势是无损图像压缩算法专利技术，可以支持用户通过电子邮件发送 3D 点云，而无需构建消耗大量存储空间的网格。” 例如，免费的查看器应用将支持用户分享卧室的模型，在平板电脑上打开，将点云转化为可从任意角度查看并测量的网格。

DotProduct 的核心技术基于 Android，但“并不依赖于 Andorid。 Android 是包装形式，我们的核心代码采用了 C++。 我们目前没有移植到 Windows”，Ahern 说道。 2015 年发行该产品时，将在两个平台上运行。 英特尔实感技术产品经理 Kenn Walker 补充道：“当你评估那些能够利用英特尔实感技术的应用时，一些将借助更高级的 SDK 进行开发。 DotProduct 应用的运行更接近金属，以其原始形态处理数据。

处理该数据需要什么类型的处理能力？ Ahern 说道：“包括 CPU、GPU 和 RAM 在内的几乎所有方面都非常重要。 更强大的能力会为我们带来更好的结果。”

Ahern 展望了所有用例的形式，从游戏到销售、寓教于乐以及更多内容。 “在一些设计企业，设计人员必须人工测量物体、房间和设施。 这是一个耗费时间的过程。 在物体周围、下方或上方移动时在平板电脑上轻松点选一个物体（图 5）或房间，然后点击‘完成’即可在平板电脑上显示模型，这将改变工作格局。”

图 5：使用平板电脑扫面

Ahern 在讲述开发过程中获得的重要经验时说道：“我们了解到，即便是工程师有时也会低估消费者技术的发展速度。 我们知道嵌入式 3D 移动设备即将上市，但实际速度比我们预期的更快。”

Ahern 和他的 DotProduct 团队还意识到，让消费者为新技术感到激动还远远不够。 “你必须要创造一种能够无缝集成到他们现有工作流的解决方案，或者为他们提供在工作和娱乐环境中使用数据的直观新流程。 我们过去几年就是在做这些工作，必须持之以恒才能让所有的细节准确无误。”

资源

如欲进一步探索英特尔实感技术，了解关于面向 Windows 的英特尔实感 SDK (Beta) 的内容以及下载开发人员套件，请单击此处。