Создание реалистичного 3д

Создание реалистичной 3д модели требует как технического навыка, так и достаточно долгого времени. И время это может быть весьма продолжительным, если поставлена задача — достичь максимальной реалистичности. При этом, если следует соблюдать строгое соответствие определенным размерам для последующей печати, или же, скажем, целью является воссоздание уже существующей детали, труд моделлера может занять целую вечность.

К счастью для реализации подобных задач человечество изобрело 3д сканеры, чем значительно сократило и упростило процесс моделирования. Однако, стоимость данного оборудования варьируется от довольно таки высокой, до очень высокой, и остается прерогативой студий, специализирующихся исключительно на предоставлении услуг трехмерного сканирования.

Тем не менее, существует возможность достичь впечатляющих результатов, и получить реалистичный 3д скан, не потратив при этом ни цента на аренду или приобретение соответствующего оборудования и не прибегая при этом к услугам вышеупомянутых студий. Все что для этого понадобиться — это цифровая камера, набор необходимых программных утилит, конечно же желание получить качественную модель на выходе, и базовое понимания науки ФОТОГРАММЕТРИЯ.

Что такое фотограмметрия

Итак, согласно википедии:

Фотограмме́трия (от фото…, др.-греч. γράμμα — запись, изображение и … метрия) — научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям[1]. Существует два основных направления в фотограмметрии: создание карт и планов Земли (и других космических объектов) по снимкам (фототопография), и решение прикладных задач в архитектуре, строительстве, медицине, криминалистике и т. д. (наземная, прикладная фотограмметрия)

Фотограмметрия появилась в середине XIX века, практически одновременно с появлением самой фотографии. Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Араго примерно в 1840 году.

Фотограмметрия использует способы и приёмы различных дисциплин, в основном, заимствованные из оптики и проективной геометрии.

В простейшем случае пространственные координаты точек объекта определяются путём измерений, выполняемых по двум или более фотографиям, снятым из разных положений. При этом на каждом изображении отыскиваются общие точки. Затем луч зрения проводится от местоположения фотоаппарата до точки на объекте. Пересечение этих лучей и определяет расположение точки в пространстве. Более сложные алгоритмы могут использовать другую, известную заранее, информацию об объекте: например, симметрию составляющих его элементов, в определённых случаях позволяющую реконструировать пространственные координаты точек лишь по одному фотографическому изображению.

Софт для создания трехмерных моделей

На сегодняшний день существует десятки приложений, как проприетарных, так и совершенно бесплатных, позволяющих получить трехмерную модель из облака точек, определенных программным алгоритмом на основе серии цифровых снимков.

В качестве примера бесплатного софта стоит отметить популярное решение от Autodesk приложение 123 Catch, которое может быть установлено на смартфон. А так же приложение Memento, от них же. Или же облачное приложение PhotoSynth от Microsoft. Для использования эти продукты требуют лишь создание учетной записи в сервисе и справляются со своей задачей весьма неплохо.

Однако, существенным недостатком для кого-то может являться то, что значительная часть вычислений данных приложений осуществляется в облаке (в случае с Photosynth приложение полностью функционирует на стороне сервера), что требует стабильной скорости интернета и расходует трафик для загрузки фотографий в облако. Это может быть неудобно скажем, при использовании мобильного трафика в путешествии. К тому же, скажем, приложение Memento перестает запускаться при выходе новой версии, и требует ее установки. Согласитесь, достаточно утомительно каждый раз скачивать и инсталлировать приложение, учитывая тот факт, что обновления доступны довольно таки часто.

Ну и конечно желание все контролировать и приверженность миру open source вкупе с нежеланием дополнительных расходов, подначивают искать средства и способы воспользоваться всеми достижениями вычислительного прогресса в области 3д реконструкции независимо и бесплатно, чем мы и займемся ;)

Итак, давайте определимся с workflow:

Первым делом берем камеру и отправляемся на поиски подопытного объекта.

Начать можно и с вазы на столе или еще какой коробки, но из любви к искусству и желанию поэкспериментировать с чем-нибудь действительно интересным, я оснастил свою шею старенькой кропнутой Nikon D3000 (таким образом обозначив что инструментом может являться не какая-то специализированная камера, но также и обычная любительская) и направился на поиски примечательных исторических артефактов. В моем случае как раз выдался замечательный повод посетить располагающийся не особенно далеко культурный и исторический центр – деревню-музей Old Goa. Однако, за неимением, подойдет и близлежащий городской парк. Цель (скульптура или иной интересный для поставленной задачи обломок древности) была обнаружена за кафедральным католическим собором св. Екатерины XVIв.н.э.

%d1%81%d0%be%d0%b1%d0%be%d1%80

Определившись с моделью приступим к созданию серии снимков.

Создание фотографий для реконструкции требует определенного подхода. Стоит отметить следующие моменты:

  • Двигайтесь вокруг объекта! Не стойте на месте, вращая камерой вокруг: это не даст никакой информации о глубине при вычислениях. Двигаясь на 360 градусов вокруг объекта, делайте снимки каждые 10-20 градусов, с различной высоты, стараясь не пропустить ни одного сантиметра поверхности модели. Помните: нет никакого фактического ограничения по количеству фотографий, единственным ограничивающим фактором является время вычислений алгоритма, чем больше снимков, тем соответственно больше времени займет обработка.
  • Делайте снимки внахлест! Не упускайте по возможности ни одного ракурса.
  • Фотографируйте с разных углов! Методично обойдите объект несколько раз, убедившись в том, что ни одного участка геометрии не осталось “неосвещенным”.
  • Учитывайте материал! Поскольку процесс основывается на определении точек, общих для нескольких фотографий, необходимо учитывать свойства материалов объектов съемки. Отражающие (зеркало), очень блестящие (металлический чайник), или прозрачные (пластик, стекло) материалы могут привести к неожиданному результату.
  • Убедитесь в неподвижности снимаемого объекта! Для корректного выполнения вычислительного алгоритма требуется абсолютная неподвижность анализируемых точек относительно друг друга. Если конечно вы не оснащены оборудованием, позволяющим получать снимки с нескольких установленных вокруг объекта камер одновременно ;) Желательно так же исключить всякое движение за или вокруг целевого объекта.

Мне, увы, не посчастливилось старательно наделать 100500 фотографий следуя вышеизложенным пунктам, поскольку еще до завершения первого круга к выбранной мной модели незапланировано хлынула толпа туристов, сведя таким образом все всего к 40 и 1 снимкам.

41-%d1%81%d0%bd%d0%b8%d0%bc%d0%be%d0%ba-%d0%bf%d0%be%d0%bb%d1%83%d1%87%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%b2-%d0%b8%d1%82%d0%be%d0%b3%d0%b5

Не так уж и мало ;) Посмотрим что мы сможем вытянуть из этого.

Комментарии закрыты.