Создать 3д модель по фотографии и чертежам

Введение

В наше время трехмерные технологии стали весьма востребованы в самых разных областях деятельности. 3D­моделирование является неотъемлемой частью таких сфер, как наука, промышленность, медицина, кинематограф и т.д.

Фотограмметрия родилась через 13 лет после изобретения фотографии. В 1852 году французский инженер Эмме Лосседа для создания плана местности получил первые перспективные снимки Парижа. Съемка была проведена с воздушного шара.

В наши дни под фотограмметрией подразумевается научно­техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям. Метод получения фотоизображений может быть разнообразнейшим. От аэрофотосъемки с помощью дрона до наземной съемки с использованием автомобиля или даже ручная съемка на планшет или телефон.

Зачем восстанавливать чертежи или 3D модель изделия по фотографиям?

Бывают случаи, когда есть только фотографии. Например, некий архитектурный памятник был снят в свое время фотографом с разных точек, а затем был по каким-то причинам утрачен и не осталось никаких его чертежей и эскизов. В этом случае фотографии — единственный источник знаний об изделии, и получить чертежи или 3D модель можно только по ним.
Другой случай из области архитектуры — необходимость получения чертежей или 3D модели существующего здания, если для него отсутствуют чертежи и другие материалы, позволяющие обойтись без фотограмметрии, а формы и сложность здания делают реальный обмер всех частей здания если не невозможным, то чрезвычайно трудоемким. В этом слачае получение чертежей или 3D модели по фотографиям может оказаться самым простым решением. Отличие этого случая от предыдущего состоит в том, что фотографии можно сделать специально для целей фотограмметрии — а значит, более подходящие и лучшего качества.
Бывают случаи — таких много — когда доступные чертежи изделия (самолета, танка или корабля) построены приблизительно, «примерно» по фотографиям и рисункам и не включают более или менее достоверные цифровые и другие данные «от производителя», позволяющие более или менее обоснованно судить о размерах, пропорциях и обводах объекта. Таких случаев множество; публикуемые в популярных изданиях «чертежи» разных изделий часто настолько различаются между собой и отличаются от самого изделия, что использовать их для построения стендовой модели-копии изделия не представляется возможным или приходится гадать, какие из найденных чертежей более достоверны. В этих случаях имеющиеся фотографии изделия могут служить для получения данных, позволяющих судить о точности тех или иных доступных чертежей изделия, а если таких фотографий много и они хорошего качества, они могут служить и для построения 3D модели и чертежей изделия.

Технологии MakeHuman

MakeHuman разработан с использованием технологии 3D морфинга. Запускается со стандартным (уникальным) андрогинный человеком, который может быть преобразован в самых разнообразных персонажей (мужского и женского пола), смешивая их с линейной интерполяцией.Например, используя четыре основные цели морфинга (ребенок, подросток, молодой, старый) можно получить все промежуточные формы.Используя эту технологию, с большой базой данных морфинг целей, фактически возможно воспроизвести любой персонаж. Он использует очень простой графический интерфейс для доступа и легкой обработки сотни морфинг целей. Подход MakeHuman заключается в применении ползунков с общими параметрами, как рост, вес, пол, этническая принадлежность и мускулатуры. Для того, чтобы сделать его доступным на всех основных операционных систем, начиная с 1,0 альфа 8 он разработан в Python с использованием OpenGL и Qt, с архитектурой полностью реализованной с помощью плагинов.Инструмент разработан специально для моделирования виртуальных людей, с простой и полной системой поз, которая включает симуляцию мышечной движения. Итерфейс прост в использовании с быстрым и интуитивным доступом к многочисленным параметрам, требуемым при моделировании человеческой формы.Разработка MakeHuman происходит от подробного технического и художественного исследования морфологических характеристик человеческого тела. Работа с морфингом происходит при помощи линейной интерполяции, перемещения, и вращения. С помощью этих двух методов вместе с простым расчетом форм-фактора, можно достичь результатов, таких как моделирование мышечного движения, которое сопровождает вращение конечностей.

В версии 1.1.0 предлагается экспорт в:

• Collada (dae);
• Filmbox (fbx);
• Wavefront obj;
• Ogre3D;
• Stereolithography;
• Biovision Hierarchy BVH;
• Lightmap;
• UV map.

Превратите 2D фигуру в 3D с помощью Paint 3D

Загрузите и установите Paint 3D в своей системе. Загрузите приложение из магазина Microsoft.

После установки программного обеспечения откройте приложение Paint 3D .

Создайте новый проект, нажав на кнопку Новый в строке меню.

Если у вас уже есть готовый файл чертежа, просто перетащите файлы в проект. Еще нарисуйте фигуру или рисунок, который вы хотите создать.

Чтобы сделать Canvas большим для размещения как в 2D, так и в 3D-модели, перейдите в Canvas из строки меню.

Перетащите поле, чтобы настроить высоту и ширину.

Когда рисунки будут готовы, перейдите к пункту 3D-фигуры в строке меню.

Найдите и выберите 3D-фигуру, которая лучше всего подходит для вашего каракули или фигур. Например, если ваша фигура является смайликом, вы можете выбрать 3D-сферу.

Теперь проследите форму с помощью инструмента 3D. Вы также можете отслеживать каждый сегмент отдельно.

После завершения трассировки перетащите все части изображения на другую сторону холста, чтобы создать трехмерный объект.

Чтобы раскрасить 3D-объект, перейдите в Художественный инструмент в строке меню. Вы можете использовать рисование и другие инструменты рисования, такие как заливка пипетки и т. Д. Непосредственно на трехмерном объекте. Инструмент «Пипетка» облегчает задачу поиска лучшего цвета, который идеально подходит для вашего 2D-каракули. Инструмент заливки позволяет пользователю рисовать объект такими же цветами, как и в 2D-форме.

В пределах холста измените размеры и переместите объект, пока не получите желаемую трехмерную форму. Вы можете нажать «Просмотр» в режиме 3D, чтобы посмотреть, как выглядит фигура в целом, а затем редактировать, пока не получите идеальную форму 3D.

Существует также опция, называемая стикером, которая частично создает 3D-модель, регулируя фон на холсте.

Чтобы использовать наклейку, просто проследите и выберите компоненты 2D-изображения.

Нажмите на ссылку Сделать 3D под 2D-выбором.

Нажмите Сделать стикер на боковой панели 3D-объектов.

Перетащите наклейку. Переместите это, чтобы соответствовать желаемой форме.

Вы также можете использовать Remix3D, который предлагает 3d-дизайн, и делиться 3d-моделями с другими пользователями.

Теперь ваш холст содержит два изображения: 2D-изображение и 3D-модель. Чтобы вырезать 2D-изображение, перейдите на холст из строки меню.

Теперь нажмите на опцию C rop в строке меню и выберите раздел, который вы хотите сохранить. Нажмите Сохранить , чтобы применить изменения.

Это все.

Надеюсь, вам понравится этот совет!

Список использованной литературы

1. Аэрофотосъемка // Википедия. — Дата обновления: 28.01.2016. — URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=76068657 (дата обращения: 28.01.2016).
2. Randall Newton. Bentley acquires Acute3D to extend Reality Modeling portfolio. // GraphicSpeak, 2015 (10.02.2015) — URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17546 (дата обращения: 28.01.2016).
3. Steve Tietze. Generating 3D landscapes from Aerial Photos Part 2 // Ibareitall, 2015 (22.02.2015). — URL: http://ibareitall.com/generating­3d­landscapes­from­aerial­photos­part­2 (дата обращения: 29.01.2016).
4. Decamegas. AGISOFT PHOTOSCAN/ACUTE3D SMART3DCAPTURE. // Acute3DCommunity, 2014 (23.09.2014). — URL: https://community.acute3d.com/forum/agisoft­photoscan­acute3d­smart3dcapture (дата обращения: 01.02.2016).
5. MagisterLudi (Блог компании «ХакспейсNeuron»). «Хозяин, напиши для нас приложение». Требуется разработчик софта и железа для дронов DJI. // Хабрахабр, 2015 (13.08.2015). — URL: http://habrahabr.ru/company/neuronspace/blog/259527/ (дата обращения: 02.02.2016)
6. Виртуальный тур // Википедия. — Дата обновления: 26.08.2015. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=72970843 (дата обращения: 26.08.2015).
7. Анатолий Ализар (alizar). Первая игра, которую делают с помощью фотограмметрии. // Хабрахабр, 2013 (3.03.2013) — URL: https://habrahabr.ru/post/171393/ (дата обращения: 02.02.201

Описание технологии

В данном пункте представлено, как работают современные программные продукты по трехмерной фотограмметрии.

Информация о каждой фотографии записывается в специальный файл: высота, угол поворота камеры, данные долготы и широты. Программа использует технологии машинного зрения и фотограмметрии для нахождения общих точек на многих фотографиях. В результате каждому пикселю на фотографии находится цветовое соответствие на других фотографиях (рис. 6).

Рис. 6. Пример поиска ключевых точек

Каждое соответствие становится ключевой точкой . Если ключевая точка найдена на трех фотографиях и более, программа строит эту точку в пространстве. Чем больше таких точек, тем лучше определяются координаты точки в пространстве. Следовательно, чем больше пересечений между фотографиями, тем точнее будет модель. Пересечение от 60 до 80% является оптимальным.

Пространственные координаты каждой точки вычисляются методом триангуляции: от каждой точки съемки к выбранной точке автоматически проводится линия зрения, и их пересечение дает искомое значение (рис. 7).

Рис. 7. Ключевые точки относительно модели

Кроме того, в фотограмметрии применяются алгоритмы, целью которых является минимизирование суммы квадратов множества ошибок. Обычно для решения используют алгоритм Левенберга — Марквардта (или метод связок), основанный на решении нелинейных уравнений методом наименьших квадратов.

В процессе обработки фотографий создается расширенное облако точек (совокупность всех 3D­точек), которое используется для генерирования поверхности, составленной из полигонов. В заключение вычисляется разрешение и определяется, какие пиксели на фотографии соответствуют какому полигону. Для этого 3D­модель развертывается в плоскость и затем пространственное положение точки ставится в соответствие оригинальной фотографии для задания цвета.

Эволюция на пути к универсальной модели топологии

Цель проекта заключается в разработке приложения, способного моделировать разнообразные человеческие формы в полном диапазоне природных поз с единой, универсальной сеткой. Команда MakeHuman разработала модель, которая сочетает в себе различные анатомические параметры с плавным переходом от ребенка до пожилого человека, от мужчины к женщине, и от полного к худому.Первоначальная сетка занимает золотую середину, будучи не мужчиной, ни женщиной, ни молодой, ни старой, и имеющей среднее мышечной состояние. Андрогинный вид, гомункула. С первого выпуска MakeHuman (2000) и первого выпуска makeHead (1999), задача в том, чтобы построить универсальную топологию, которая сохранит все эти возможности, но добавить возможность интерактивно настроить сетку для размещения анатомического разнообразия, которое можно найти среди населения людей. Первый прототип универсальной сетки (только головы) был сделан в 1999 году в makeHead скрипте, а затем адаптирован для раннего MakeHuman (2000). HM01, первая профессиональная модель, была реализована Энрикой Валенца в 2002 году. Вторая замечательная сетка (K-Mesh или HM02) моделировалась Кошик Пал в 2005 году. Третья сетка была смоделирована Мануэлем Бастьони как z-mesh или HM03. Благодаря опыту предыдущих версий, четвертая сетки была смоделирована Джанлукой Мирагол (ака Yashugan) в 2007 году (Y-Mesh или HM04). Пятая сетка была построена на предыдущей Джанлукой Мираголи и Мануэлем Бастьони (HM05). Шестая сетка также сделана Джанлукой Мираголи. В 2010 году был выпущен еще один вариант сетки (Волдемэром Пересом младшим, Андре Ришаром, Мануэлем Бастьони). Последняя сетка, выпущенная в 2013 году, была смоделирована Мануэлем Бастьони.

Zortrax Library.

Предшествующая версия интерактивного хранилища свободных STL-файлов Zortrax представляла собой элемент программного комплекса Z-Suite и была реально доступна только для собственников 3D-принтеров от компании Zortrax. Теперь же коллекция изолирована и доступна в глобальной сети. На данный момент любой посетитель способен просматривать, подгружать и использовать готовые эскизы для применения на 3D-принтере. Львиная часть 3D-моделей, а их более 850, создана под использование нитей ABS. Все те, кто раньше не использовал данный материал, могут попробовать его на практике.

Создание 3d модели портрета по Вашей фотографии.

Я принимаю заказы на изготовление 3d моделей по фотографиям, эскизам, чертежам, описанию и т.п. Модель будет сделана в программах 3DsMax и Zbrush. Вы получите файлы в формате obj, stl, 3ds. Они отлично подойдут для фрезеровки и печати. Модель по фотографии может быть в разных вариантах, таких как просто портрет, портрет с руками, фигура полностью. Различные позы, возможное добавление различных декоративных элементов, таких как: рамка, узоры, основа. Цена зависит от сложности предполагаемого изделия.

Модель в формате: 3ds, obj, stl

Кол-во полигонов: 805 236

Цена на услугу от: 1500 руб.900 руб.

(зависит от сложности модели)

Возможно Вам будет интересно создание хужодественного 3D портрета по фотографии

Портрет выполненный в дереве

Примеры выполненных работ:

Комментарии (9)

sushi-v-omske.ru

суши до омск акции http://sushi-v-omske.ru/page/sushi-do-omsk-aktsii/ .

Тигран

Добрый день, Возможно ли по фотографии персонажа выполнить 3D модель полноценной объёмной скульптуры либо бюста?

Жибек

Здравствуйте! Анджелина Джоули — создание такого 3d-портрета сколько стоит. Вам достаточно одной фотографии?

Антон

Александр, добрый день. Созданием моделей для лазерного гравера не делаю. На сколько я понимаю это 2d рисунок, я делаю 3d модели. Если есть необходимость можете посмотреть бесплатные 3d модели на сайте для ознакомления.

Александр

Добрый день. Занимаемся лазерной гравировкой.

Был ли у вас опыт изготовления моделей под лазерный гравер? сколько стоит изготовление модели? Можете выслать пробный файл, чтобы мы попробовали сделать гравировка в латуни.

Arkadiy

Здравствуйте, интересует стоимость барельефа по фото.

Сергей

Интересует изготовление стилизованного бюста. Если это Вы можете-пожалуйста, свяжитесь со мной

Антон

Alex, создание такого 3d портрета стоит 3000 руб, срок в среднем 3 дня.

alex

здравствуйте хотелось бы узнать стоимость такого портрета и сроки изготовления файла. спасибо

Что получилось?

Рассматривая 3D модель козырька вместе с фюзеляжем и другими частями фонаря, убеждаемся в «похожести» — на имеющиеся фотографии наш козырек весьма и весьма похож. Этот же вывод следует из сравнения проекции сбоку с фотографиями:
Можно видеть, что в то время как наш козырек вполне похож на фотографии Як-9Т, он существенно отличается от козырька известного Як-9 И.И.Клещева, выставленного ныне в музее Задорожного (нижняя часть последнего снимка). В качестве объяснения может быть выдвинуто предположение о том, что на этом самолете козырек нештатный и заимствован, к примеру, с Як-1Б; на «нештатность» указывает также тот факт, что переднее бронестекло в этом козырьке явно установлено неправильно.
В заключение привожу окончательные чертежи «моего» козырька, «снятые» с 3D модели:

Что подразумевается под термином «3D фотография»

Например сообщество Thingiverse.

Также вы можете обзавестись 3д сканером, чтобы сканировать все и вся вокруг, создавая мини копии друзей, автомобилей, домашних животных, в общем чего угодно.

Тем не менее, можно сказать, что без навыков моделирования вы не можете в полной мере использовать свой принтер. Можно конечно осваивать CAD программы, тем более, что с каждым днем они становятся все дружелюбнее к пользователю. В любом случае дело это не быстрое, да и в конце концов не каждому это дано.

Многие признаются, что хотели бы получить в свое распоряжение программу, которая сделает 3D модель по фотографии. И это вполне реально!

Инструмент под названием Smoothie-3D, дает возможность уровне превращать обычные изображения в настоящие 3D модели и при этом программа совершенно бесплатна.

Главная концепция программы это дать возможность на интуитивно понятном уровне создавать 3д модели, чтобы это смог сделать любой человек, не имея специальных знаний.

Пользователь просто загружает картинку, обрисовывает контуры и бац — картинка стала моделью, пригодной для 3д печати.

Программное обеспечение доступно на сайте www.smoothie-3d.com

Ниже вы можете просмотреть видео процесса.

Перспективы развития и будущее отрасли

Как и у всякой инновационной отрасли, у трехмерной фотограмметрии есть огромный потенциал для развития: строительство, социально­культурная сфера, компьютерные игры.

В данный момент мониторинг процесса строительства — весьма актуальная проблема. Уже несколько лет 3D­модель объекта строительства используют для отображения прогресса стройки. Например, готовая в срок часть объекта на модели отображается зеленым, находящаяся в процессе — желтым, к строительству которой еще не приступили — серым (или скрыта вовсе), а просроченная — красным. Однако эти данные могут быть необъективны, так как не показывают непосредственно строительную площадку, а определить общий прогресс по фотографиям, как правило, довольно тяжело.

Фотограмметрия предлагает инновационное решение этой проблемы. Используется БЛА, который по заданной траектории облетает строительную площадку и производит аэрофотосъемку объекта. Далее массив фотографий выгружается в один из программных комплексов и производится сборка актуальной модели. Установив период облета, будь то неделя или месяц, удается отследить объективный прогресс строительства, который можно использовать для отчетов начальству. С помощью дополнительного ПО можно даже сравнивать эти две модели и подсвечивать разницу в них.

Социально­культурная сфера — это другая область инновационного применения фотограмметрии. Сейчас в музеях и выставочных центрах во всем мире наиболее популярна технология виртуального тура . Это набор сферических панорам, соединенных между собой ссылками для перехода. У нее определенно есть свои плюсы — это дешево, быстро и просто. Однако и минусов тоже предостаточно: медленная работа, неподвижные точки обзора и визуальные недочеты. К тому же этим уже никого не удивишь.

С помощью фотограмметрии можно создать интерактивный трехмерный тур в виртуальной реальности. Фотореалистичность, универсальность, интерактивность — отличие колоссальное. Цифровой камерой делается массив фотографий, например, скульптуры и комнаты, в которой она находится. Далее этот массив загружается в программные продукты, и после доработки специалистами на выходе мы имеем трехмерную комнату со скульптурой, которую можно буквально обойти вокруг и посмотреть со всех ракурсов.

Рис. 8. 3D-модели макетов для компьютерной игры Rustclad

Дополнительные коммерческие возможности этой технологии также гораздо шире своего аналога: тур на сайте, мобильное приложение, выездные экспозиции, создание мини­демотура на входе и т.д.

Раньше фотограмметрия применялась преимущественно в геологии, топографии и археологических раскопках. Недавно ее начали применять в киноиндустрии, а сейчас с помощью этой техники создается компьютерная игра Rustclad . Работа над трехмерным квестом только начата. Разработчики опубликовали официальный анонс и видеоролик с демонстрацией того, как они используют фотограмметрию для конструирования игрового мира, создавая цифровые 3D­модели из сделанных вручную макетов (рис. 8).

MyMiniFactory.

Это открытая телеконференция и архив для более чем 50 тысяч заготовок для 3D-печати. Львиная доля из них посвящена игровой индустрии и неформальной культуре. Портал связан с iMakr – онлайн-поставщиком, торгующим 3D-принтерами и деталями для них. Портал открывает доступ к контенту для 3D-принтеров, созданному профессиональными разработчиками и с гарантией его соответствия стандартам качества. Портал предоставляет возможность обсуждения насущных дизайнерских проблем и обладает большим собранием бесплатных STL-моделей. Не так давно стал доступен премиум-магазин, где разработчики могут продвигать собственные работы и зарабатывать на своих талантах.

Обзор существующих программных продуктов

В настоящее время на рынке присутствует довольно большое количество продуктов для создания трехмерной модели по фотографиям. В результате проведенных исследований были выбраны наиболее соответствующие нашим задачам продукты: PhotoScan (Agisoft), Pix4Dmapper (Pix4D), ContexCapture (Bentley Systems).

PhotoScan — это отечественный продукт, широко используемый специалистами, работающими с компьютерной графикой и профессиональными дизайнерами. Бюджетный и эффективный, PhotoScan является одним из ведущих решений для «полупрофессионального» рынка. Войти в перечень профессиональных решений продукту пока не позволяют такие недостатки, как слабые возможности масштабирования и низкая производительность.

Рис. 1. Результаты съемки после обработки Photoscan

Pix4Dmapper — разработанный в Швейцарии продукт, который сразу же стал использоваться для аэрофотосъемки с БЛА. Pix4Dmapper позиционируется как ведущее решение для работы с ортофотопланами, облаками точек и цифровыми моделями местности (ЦММ) на средних и малых проектах. К его плюсам можно отнести возможность редактирования ортофотоплана, детализацию модели, использование Pix4D большинством производителей БЛА в аппаратной связке с ПО дрона. Из недостатков: низкая производительность, ограниченные возможности масштабирования и взаимодействия с моделью.

ContexCapture — продукт французской фирмы Acute3D, которую в 2015 году поглотила компания Bentley Systems . Продукт характеризуется как решение для автоматического и высокоточного построения 3D­моделей на основе простых фотографий, получаемых с помощью любого устройства — от смартфона до специализированных камер и сканеров. Решение обладает неограниченной масштабируемостью — от предмета до города. Точность представления ограничена только параметрами фотографий. Также важным преимуществом является возможность генерации не объемного облака точек, а трехмерного массива, который обладает свойствами геометрической модели. Решение выделяется своими промышленными характеристиками. К недостаткам можно отнести относительно слабые возможности по созданию интерьеров.

В итоге мы имеем три уникальных продукта, у каждого из которых есть свой набор как достоинств, так и недостатков.

Личный опыт

Перед специалистами КРОК стояла задача получить трехмерный объект офисного здания компании КРОК в кратчайшие сроки. Полученные фото здания со всех сторон были обработаны с помощью ContexCapture. В результате была получена 3D­модель, которую мы выгрузили в голографический стол для демонстрации. Модель практически не отличается от реального объекта и представляет собой масштабированную копию здания и его окружения (рис. 5).

Рис. 5. Модель здания КРОК в формате виртуальной голограммы

В итоге вся работа заняла меньше одного рабочего дня. На создание эскиза модели вручную в 3D­редакторах понадобилось бы порядка 20­30 ч работы. Данная модель пока еще не может заменить проработанную модель, созданную инженером вручную, так как технология выдает много ошибок или неточностей изображения в макете. Однако эта технология идеальна для оперативного принятия решений и ситуаций, когда необходимо быстро получить вариант «грубой» визуализации.

Технологию создания 3D­модели на основе цифровых фотографий планируется использовать на объектах, по которым нет актуальной технической документации, а также для получения актуальной информации о текущем состоянии строительных площадок. В частности, данная технология уже применялась для получения моделей: транспортной развязки для дальнейшей реконструкции объекта, зданий и сооружений для контроля этапов строительства.

Выводы

Восстановление, причем визуально весьма точное, 3D модели и чертежей изделия вполне удалось, причем в данном случае всего лишь по нескольким старым и весьма плохим снимкам. В пользу точности говорит тот факт, что ImageModeler удалось хорошо откалибровать камеры по снимкам с нашими маркерами — это считается основанием для утверждения о том, что ему удалось достаточно точно определить положение маркеров в пространстве, а значит, пространственную модель изделия. Разумеется, если бы фотографии были получше и их было бы побольше, а тем более если удалось бы ввести вместе со снимками условия их съемки (фокусные расстояния и другие параметры), точность была бы больше; и почти абсолютной точности можно было бы достичь, если перед съемкой откалибровать фотокамеру встроенными в ImageModeler средствами калибровки и затем снимать изделие этой же камерой с точно известными фокусными расстояниями для каждого снимка (нужные данные фотокамеры умеют записывать в заголовки снимков). Однако для целей стендового моделирования полученные 3D модель и чертежи могут считаться более чем достаточными, а их точность заметно лучше, чем в чертежах из публичных источников.