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應用立體掃描器產生三維數值模型

102/03/21 21717

李銘孝｜國家實驗研究院高速網路與計算中心計算設施組

建立數值模型是所有資料電腦化工作最常見的基本動作，也是電腦化的第一個步驟。例如，動畫的製作，需有基本的模型，包括人物，及其他物體。大的可以是建築物、地景，小的可以是人物、動物或是各種器具。而且每個物體都有它的細節構造，例如人的器官、臉部甚至是表情。這些物體及細節因為都是複雜而且不規則的形狀，在以往都很難產生。所以早期的動畫中的動畫人物與實際的人物相差甚大，動作及表情也都很僵硬。其產生的結果往往沒有逼真的感覺，讓動畫的效果大打折扣。

另外在工程上也需要物體的數值模型，才能進行各種科學呈現（visualization）或是工程分析。但同樣的，因物體及細節都是複雜的形狀，所以數值模型的產生既困難又耗時。尤其是醫療上的物體，例如人體的骨骼、器官。以往，國網中心在進行工程分析之前的建模，都要耗費很多人力與時間，首些要產生幾何模型，把各種形狀逐一建入。但對於不規則的物體，例如人體器官，則需要表面的座標逐一建進去，再以人工的方式利用點形成許多曲面，最後將所有曲面縫合成一完整的物體。而且不同的人有不同的形狀。以至於在建立數值模型上有很大的困難度，成為研發的重要門檻。

但由於新的技術的產生，這些困難都逐漸可以解決。這種技術，主要是可以利用掃描器來掃描產生數值模型。如圖所示，透過掃描器，就可以將一塊脊椎骨，掃描到電腦中，快速成為數值模形。不僅簡單，而且快速。以往產生數值模形的困難大為降低，並且精準度都非常高。這些技術也已大量運用在目前的動畫電影上，所以目前的動畫人物都栩栩如生。最著名的例子就是電影阿凡達，其中的人物都已經非常接近真實的人類。在工程上，這種技術，也帶來很大的好處，讓原本困難的數值模形，變得非常容易及快速。有了數值模型之後，即可以進行後續的工程分析，加速了工程問題研發的速度。

資料來源

轉載自「國研院高速網路與計算中心83期電子報」

數值模型(1)

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