Если у вас есть возможность, сделайте 30-40 фотографий с разных ракурсов. Вы также должны убедиться в высоком качестве изображений, прежде чем загружать их в программное обеспечение для фотограмметрии. Вот список некоторых примеров инструментов:
Трехмерная фотограмметрия, или От фотографии к 3D-модели
Анна Завтур Менеджер по работе с корпоративными клиентами в КРОК Надежда Гришина Руководитель отдела информационного моделирования в КРОК Юрий Чалый Системный инженер, отдел информационных технологий в КРОК.
В последнее время аэрофотосъемка, то есть съемка с высоты, включая фотографии, сделанные беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), приобрела популярность в архитектурных, строительных, жилищных и коммунальных проектах. В этой статье мы попытались проанализировать различные программные системы, которые обрабатывают фотографии и создают на их основе 3D-модель. Кроме того, мы обсудили технологию обработки фотографий, а также методику работы с программным комплексом и конкретные примеры реальных объектов как зарубежных специалистов, так и отечественных, особенно опыт компании КРОК.
Введение
В настоящее время технология 3D стала очень популярной в различных областях деятельности. 3D-моделирование является неотъемлемой частью таких областей, как наука, промышленность, медицина, кино и т.д.
Фотограмметрия появилась через 13 лет после изобретения фотографии. В 1852 году французский инженер Эммет Лосседа сделал первые перспективные фотографии Парижа, чтобы создать карту городской территории. Фотографии были сделаны с воздушного шара.
Сегодня фотограмметрия 1 — это научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размера, положения и других характеристик объектов по их фотографическим изображениям. Способы получения фотографических изображений могут быть разными. От аэрофотосъемки с помощью дрона до наземной съемки с помощью автомобиля или даже ручной съемки с помощью планшета или телефона.
Обзор существующих программных продуктов
В настоящее время на рынке существует несколько продуктов, которые могут создавать 3D-модели из фотографий. В результате проведенного исследования мы выбрали наиболее подходящие для нашей работы продукты: PhotoScan (Agisoft), Pix4Dmapper (Pix4D) и ContexCapture (Bentley Systems).
PhotoScan — это отечественный продукт, используемый специалистами по компьютерной графике и профессиональными дизайнерами. PhotoScan — одно из ведущих решений для «полупрофессионального» рынка, экономичное и эффективное. Слабая масштабируемость и низкая производительность — вот некоторые из недостатков, которые не позволяют включить продукт в список профессиональных решений.
Рисунок 1. Результаты обработки фотосканирования
Pix4Dmapper — это продукт, разработанный в Швейцарии, который был немедленно применен для проведения аэрофотосъемки с помощью БПЛА. Pix4Dmapper — это ведущее решение для создания ортофотопланов, облаков точек и цифровых моделей рельефа (ЦМР) в средних и малых проектах. Преимущества включают возможность ортомозаики, детализацию модели и использование Pix4D большинством производителей беспилотников для картографического оборудования. Слабые стороны: низкая производительность, ограниченная масштабируемость и взаимодействие моделей
ContexCapture — продукт французской компании Acute3D, приобретенной Bentley Syste ms 2 в 2015 году, и описывается как решение для автоматического и высокоточного создания 3D-моделей из простых фотографий, сделанных с помощью любого устройства, от смартфона до специализированных камер и сканеров. Решение бесконечно масштабируемо — от одного объекта до целого города. Точность представления ограничена только параметрами фотографий. Еще одним важным преимуществом является возможность создания не облака точечного объема, а трехмерного массива, обладающего свойствами геометрической модели. Раствор характеризуется промышленными свойствами. К недостаткам можно отнести относительно слабые возможности по оформлению интерьера.
В итоге мы имеем три уникальных продукта, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны.
Шаг 3: Поверните контур и удалите выделенную часть, чтобы создать 3D-модель из фотографии. Если вас не устраивает размер, измените его.
Вариант 1 — 3D Builder (Windows)
Первый и, возможно, самый простой вариант — использовать приложение 3D Builder, которое предустановлено почти на каждом современном компьютере под управлением Windows. В приложении есть функция, которая может очень легко преобразовать изображение в файл STL или OBJ. Обратите внимание, что этот параметр действителен только для пользователей операционной системы Windows 10. Как это сделать:
- Если на вашем компьютере еще нет приложения 3D Builder, загрузите его из Microsoft Store.
- После загрузки и установки приложения перетащите изображение на рабочий стол или нажмите кнопку «Добавить» в меню «Импорт» и выберите изображение.
- Отрегулируйте ползунки «Уровни» и «Сглаживание», пока изображение не станет чистым и четким. Вы также можете переключаться между настройками «Контур», «Карта высоты», «Край» и «Штамп» для добавления полезных эффектов.
- Когда вы будете довольны своей 3D-моделью, нажмите на кнопку «Импортировать изображение». Здесь вы можете изменить масштаб с помощью инструмента «Масштаб» в нижней части рабочей области. При масштабировании рекомендуется установить пропорции, нажав на значок замка в том же меню.
Вариант 2 — Cura
Если у вас нет компьютера с Windows, второй вариант — использовать встроенную в Ultimaker функцию Cura. Этот инструмент не такой мощный, как в 3D Builder, но он отлично работает. Это также отличный вариант для тех, кто использует Cura в основном для нарезки, поскольку вам не придется экспортировать и импортировать модель в разные приложения.
- Загрузите Ultimaker Cura Slicer с веб-сайта Ultimaker, если вы еще не используете его.
- Импортируйте изображение в Cura, перетащив его на рабочую область.
- При импорте изображения появится меню с дополнительными настройками. Здесь вы можете изменить высоту, ширину, толщину, гладкость и многое другое.
- Наконец, вы можете экспортировать его в формат STL или OBJ, нажав на «Файл», а затем «Экспорт», или сразу разрезать его для 3D-печати.
Вариант 3 — Литофан конвертер
Еще один способ преобразования изображения в файл для 3D-печати — изготовление литоскопа. Возможно, вам интересно, что такое стетоскоп? Стетоскоп — это трехмерный объект, который меняет количество пропускаемого света в зависимости от разницы в его толщине. Эти различия в толщине создают темные и светлые части изображения, которые кажутся «встроенными» в объект. Поэтому изображение видно только при освещении сзади и не может состоять более чем из одного цвета.
Существует много способов создания литоскопа, но самый простой — использовать онлайн-конвертер изображений в литоскоп, гораздо более мощный инструмент с большим количеством настроек и лучшими результатами, чем метод Cura для преобразования изображения в 3D-модель.
Следующие 4 опыта были с предметами, где важны детали. Для этих целей были выбраны PhotoScan и ContexCapture. Было сделано 28 фотографий нескольких выбранных скульптур. Монтаж был выполнен на рабочей станции со следующими параметрами:
Единственная фотография: Smoothie 3D
Smoothie 3D — это бесплатная веб-платформа, которую можно использовать для создания 3D-моделей из одного изображения. Программное обеспечение использует одно изображение для создания цифровой модели на базе Интернета, которая дает то, что вы ожидаете от сканирования или фотограмметрии.
К сожалению, эта программа не подходит, если вам нужны асимметричные модели с большим количеством деталей. Smoothie 3D даже требует некоторого «эскизирования» (в приложении), чтобы превратить эти детали в текстурированные 3D-модели. Этот процесс займет некоторое время, если вы знакомы с тонкостями интерфейса программного обеспечения.
После завершения этапа моделирования вы можете печатать сами или передать свой дизайн поставщику услуг 3D-печати.
Smoothie-3D предлагает простое решение, и 3D-печать становится настолько простой, насколько это вообще возможно. Самое приятное то, что вам не нужно иметь опыт моделирования или загружать какое-либо программное обеспечение на свой компьютер.
Фотография: инструмент выдавливания
Этот инструмент создает новую геометрию из граней, вершин или ребер. Он позволяет легко создать третью ось из вашего 2D-файла (снимка) на основе определенных алгоритмов. Вы получаете новую геометрию, а ваша модель приобретает объем.
Поэтому ваша главная задача — выбрать инструмент CAD, который вам больше всего нравится, будь то профессиональный инструмент или что-то более простое.
Фотография: инструмент искусственного интеллекта
В сентябре 2017 года миру был представлен инструмент на основе ИИ, который может превратить фотографию вашего лица в 3D-модель. Этот инструмент является результатом исследований двух университетов Великобритании, которые научили систему искусственного интеллекта извлекать лицо из одной фотографии, подавая ей несколько фотографий и соответствующие 3D-модели.
В современном цифровом мире с помощью таких приложений можно легко создавать 3D-модели.
