3д моделирование человека по фотографии. Объемные модели из фотографий

Бесплатная программа Free 3D Photo Maker предназначена для создания объемных 3D изображений. С помощью программы Free 3D Photo Maker, из двух начальных фотографий, или из одной фотографии, можно будет сделать одну объемную 3D фотографию.

Так называемые 3D изображения, доступны для просмотра через специальные стерео очки. Такие стерео очки, имею линзы разного цвета, для того, чтобы иметь возможность увидеть объемное изображение.

Изображения, создаваемые в программе Free 3D Photo Maker, можно будет просматривать при помощи самых простых анаглифных очков. В большинстве случаев, такие очки имеют линзы двух цветов - красного и голубого (самый распространенный вариант очков).

Вы создаете 3D фотографию в программе Free 3D Photo Maker, а после сохранения изображения на своем компьютере, можете увидеть созданное в программе, при помощи анаглифных очков, объемное стерео изображение.

Входные форматы изображений:

• RAW, PICT, BMP, RLE, ICO, JPEG, EMF, WMF, PNG, TARGA, GIF.

Выходные форматы изображений:

• BMP, JPEG, PNG, TARGA, GIF, TIFF.

Программу Free 3D Photo Maker для создания 3D фотографий можно будет скачать с официального сайта разработчика программного обеспечения - DVDVideoSoft, который производит довольно много бесплатных программ.

Free 3D Photo Maker скачать

После загрузки, с помощью мастера установки Free 3D Photo Maker, установите программу на свой компьютер. Установка приложения будет происходить на русском языке.

После завершения установки программы, перед открытием главного окна программы Free 3D Photo Maker, будет открыто окно «Информация». В этом окне вас проинформируют, что для просмотра полученного изображения вам понадобятся специальные анаглифные (стерео) очки. Вы можете активировать пункт «Больше не показывать это сообщение», а затем нажать на кнопку «ОК».

После этого будет открыто главное окно программы Free 3D Photo Maker.

Интерфейс Free 3D Photo Maker

Программа имеет простой интерфейс. Основную часть окна занимают две области, служащие для открытия изображений, под ними расположены кнопки и элементы, предназначенные для управления программой.

С помощью программы можно будет создавать 3D фотографии, используя для этого два изображения, или используя только одну фотографию.

При создании 3D изображения из двух фотографий, исходные изображения должны быть смещены по горизонтали, одна от другой на 5-7 см, для достижения необходимого эффекта в итоговой стерео фотографии.

Создание 3D фотографии из двух изображений

В окне программы Free 3D Photo Maker, сначала нажмите на кнопку «Открыть левое изображение» для добавления первой фотографии. Затем нажмите на кнопку «Открыть правое изображение», для добавления в окно программы второй фотографии.

Первоначальные изображения должны иметь одинаковые размеры по горизонтали и вертикали.

С помощью кнопки «Поменять местами» вы можете поменять фотографии местами.

Управлять изображениями можно также из контекстного меню, кликнув для этого по соответствующему изображению, а затем выбрав команду контекстного меню.

После завершения настроек, выберите место для сохранения выходного файла с помощью кнопки «Обзор…», а затем дайте имя этому файлу.

• Оптимизированный анаглиф – сохраняется цветовой баланс для лучшей цветопередачи изображения.
• Красно-голубой анаглиф – стандартный фильтр для красно-голубых очков.
• Темный анаглиф – получается более темное изображение.
• Серый анаглиф – выходное изображение будет с оттенками серого цвета.
• Желто-синий анаглиф – фильтр для желто-синих очков.

Если у вас обычные красно-голубые анаглифные очки, то тогда вам подойдут следующие фильтры: «красно-голубой анаглиф» и «оптимизированный анаглиф». Вы можете определить опытным путем, какой именно, из предложенных фильтров вам больше подойдет.

После выбора фильтра, для запуска процесса преобразования изображения, нажмите на кнопку «Создать 3D!». Если вы не сняли флажок, напротив пункта «Показать изображение после конвертации», после завершения конвертирования фотографии, будет открыто созданное изображение.

Далее откроется окно программы «Free 3D Photo Maker» с предупреждение о том, что процесс конвертирования успешно завершен. Вы можете в этом окне кликнуть по изображению папки для открытия сохраненного изображения.

Так выглядит 3D фотография, обработанная при помощи фильтра для красно-голубых очков.

Создание 3D фотографии из одного изображения

В программе Free 3D Photo Maker можно будет создать 3D изображение из одной фотографии. Для этого в главном окне программы, необходимо будет активировать пункт «Одно изображение».

Далее нажмите на кнопку «Открыть левое изображение», потом выберите фильтр для конвертирования фотографии. Если это необходимо, то вы можете выбрать качество конвертации, кликнув правой кнопкой мыши по данному изображению.

Затем нажмите на кнопку «Создать 3D!».

После обработки вы получите 3D фотографию, созданную из одного изображения.

Выводы статьи

С помощью бесплатной программы Free 3D Photo Maker создаются объемные 3D фотографии на компьютере, для просмотра с помощью анаглифных стерео очков.

Ваши снимки легко превратить в настоящие трехмерные модели, которые можно распечатать на 3D-принтере. Мы расскажем, как это работает.

Шаг 1: преобразование фотографий в 3D-модель

Чтобы начать превращение, вам понадобится программа VisualFSM .

• Импортируйте в VisualFSM все фотографии соответствующего объекта. Лучше всего сделать несколько фотографий, двигаясь вокруг предмета.
• Нажмите кнопку Compute Missing matches, а затем — Compute 3D Reconstruction.
• Если результат вас устраивает, а 3D-модель можно узнать по разным точкам, кликните на CMVS. После завершения расчетного процесса нажмите клавишу Tab, чтобы просмотреть готовую .

Шаг 2: оптимизация 3D модели

• Перейдите в раздел File — Open Project File и импортируйте проект, созданный в первом шаге.
• В правом верхнем углу вы найдете инструмент, который позволит вам удалить лишнее. Очистите с его помощью вашу 3D-модель и при необходимости выровняйте края. Сохраните проект как PLY-файл.
• Перейдите к разделу Filters — Point Set — Surface Reconstruction: Poisson. Выберите для параметра Octree Depth значение 12, а для Solver Divide — 10 и нажмите Apply.
• Удалите свое облако точек. Теперь у вас есть готовый .
• Нажмите Filters – Selection — Select Non Manifold Edges и снова используйте инструмент удаления.
• Перейдите к пункту Filters – Texture — Parameterization + texturing from registered rasters. Выберите здесь максимально высокое разрешение, поставьте галочку на UV stretching и снова нажмите Applу.
• Сохраните готовую модель как OBJ-файл. Теперь вы можете просто распечатать его на 3D-принтере.

Цель этой статьи - проиллюстрировать применение известных в области автоматизации проектирования средств восстановления моделей объектов по фотографиям в стендовом моделизме

Что такое восстановление чертежей или 3D модели объекта по фотографиям?

Известно, что по фотографии можно вычислить некоторые геометрические характеристики реальности, которая запечатлена на фотоснимке. Более конкретно, если мы имеем снимок, снятый объективом с определенным фокусным расстоянием, и на этом снимке известна точка пересечения оси объектива с плоскостью снимка (центр снимка), то можно весьма точно вычислить угловые расстояния между центром снимка и любой точкой на снимке или на объекте (изделии), снятом на этом снимке. А если есть несколько фотографий, на которых некоторое изделие (самолет , танк, корабль, здание или их части) сняты с нескольких разных точек, то по определенным алгоритмам можно вычислить взаимное положение в трехмерном пространстве различных точек изделия. Применив затем к вычисленным координатам точек в пространстве простые геометрические преобразования вращения и масштабирования и соединив вычисленные точки соответствующим и линиями и плоскостями, можно в итоге получить 3D (трехмерную) модель изделия, а спроектировав ее на нужные плоскости, получить проекции - чертежи изделия.

Наука и технология восстановления 3D моделей и чертежей изделий по фотографиям называется фотограмметрией . Имеются многочисленные программы, автоматизирующие эту работу, такие, как REALVIZ / AutoDesk ImageModeler ,
PhotoModeler и другие

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.

Пример восстановления 3D модели и чертежей изделия по фотографиям посредством REALVIZ ImageModeler

Пример восстановления 3D модели и чертежей по фотографиям я приведу на примере несложного изделия - козырька фонаря кабины самолета Як-9Т. Причина моего обращения к фотограмметрии в этом случае вполне общая: я имею в руках несколько чертежей данного самолета, проекции козырька на них различаются существенно, и ни один нельзя обоснованно выбрать как наиболее "похожий". Козырек на этих чертежах просто более или менее похоже нарисован, строить претендующую на приемлемую точность стендовую модель по ним нельзя.

С другой стороны, имеется неплохой фотоматериал, который можно попробовать использовать для фотограмметрии. Это прежде всего несколько кадров козырька крупным планом из известного фильма "Эксплуатация_самолетов_Як 1, 7, 9. Инструкция_летчику " 1943 года, а также несколько более или менее четких фотографий из других источников в ракурсах, не представленных в кадрах фильма.

Выбираем подходящие снимки и приводим их к примерно одному и тому же размеру. Поскольку изделие у нас строго симметричное, некоторые снимки "зеркалим" и добавляем зеркальные копии к набору - таким образом, в нашем наборе оказываются снимки, снятые как бы с двух симметричных точек, хотя на самом деле у нас их нет.

Используем старую, но работоспособную версию REALVIZ ImageModeler. Она хороша тем, что представляет собой отдельную программу (свежие версии ImageModeler уже являются частью AutoCAD и требуют его установки).

Загружаем все выбранные снимки в ImageModeler. Каждый снимок ассоциируется с отдельной камерой, имеющей свое собственное, неизвестное нам фокусное расстояние и центр кадра - мы выбираем такой способ загрузки, так как мы не знаем, как на самом деле сделаны выбранные нами снимки и как они кадрированы. Иначе говоря, мы просто сообщаем ImageModeler, что мы ничего не знаем о том, как были сняты фотографии - тем самым предоставляя ему право самому все это определить (а он это умеет).

Далее на всех загруженных снимках расставляем поименованные метки - так называемые калибрационные маркеры. Каждый поименованный маркер соответствует определенной точке изделия - чаще всего это какой-нибудь угол, четко определяемый на тех снимках, на которых он виден, либо пересечение прямых линий (такие пересечения мы заранее нарисовали на снимках). На каждом снимке стараемся поставить все маркеры, места которых видны или достоверно угадываются на нем. По мере расстановки маркеров ImageModeler производит необходимые пересчеты, пытается откалибровать камеры и уведомляет нас о том, что его расчеты-пересчеты закончились успешно ("Cameras have been successfully calibrated.") либо нет. В случае неудачи (которая означает, что по текущему расположению маркеров ImageModeler не может понять, откуда и как делались снимки) уточняем положения маркеров до тех пор, пока не добиваемся сообщения об успехе калибровки.

Положение всех маркеров уточняем последовательно до тех пор, пока списки снимков и маркеров в левой части окна ImageModeler не "позеленеют". Зеленый цвет иконок снимков и маркеров означает, что маркеры на снимках расставлены "хорошо" - в результате расчетов ImageModeler определил, что разброс их рассчитанных положений в пространстве по всем снимкам не превышает 3 пикселов (при размере снимков примерно 1200 х 800 пикселов). При желании можно ужесточить это ограничение - указать предельное отклонение в 2 или даже 1 пиксел и продолжить уточнение положения тех маркеров, которые окрашены желтым или красным, стараясь "зазеленить" как можно больше маркеров. Работа эта довольно нудная, требует некоторого опыта для правильного выбора маркера, которым следует заняться в первую очередь. Заканчивается она в тот момент когда либо все маркеры зеленые, либо ничего уже улучшить не удается.

В результате этой работы ImageModeler имеет набор ("облако") точек в трехмерном пространстве, каждая из которых соответствует одному из маркеров. Выгружаем это "облако"в файл подходящего формата (например, DWG) и импортируем в программу 3D моделирования. Видим на первый взгляд бесформенное "облако" точек, которое после некоторого верчения, рассмотрения и сопоставления с фотографиями и маркерами на них удается "разобрать" и понять, какая точка какому маркеру соответствует. Далее это "облако" ориентируем так, чтобы "козырек" занял нужное положение в 3D пространстве (плоскость симметрии совпадает с плоскостью YZ, а задняя плоскость козырька - с плоскостью XZ)

И, наконец, самое существенное после ориентации - масштабирование. ImageModeler не знает, разумеется, каковы в реальности расстояния между маркерами, и устанавливает их в нужных относительных величинах исходя и некоторой произвольной базовой метрики. Для масштабирования берем известные из других источников размеры - высоту козырька от нижних срезов боковин до верхушки и ширину козырька между нижними срезами боковин:

И получаем более или менее правдоподобную 3D модель козырька; ее проекции на плоскости представляют собой три проекции чертежа. Импортируем полученную 3D модель козырька в модель самолета,в которой уже готовы капот и верхняя часть фюзеляжа; совместив верхушку козырька с ее расчетным положением, убеждаемся, что козырек хорошо "встал" на свое место: нижние углы переплета (обозначенные красными кружками ) практически точно "легли" на повернхость фюзеляжа:

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:

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.

Доброго времени суток, друзья! Хочу рассказать вам об одном интересном, но почему-то не слишком популярном, способе создания трехмерных моделей. Речь пойдет о программе Autodesk ReCap 360, которая является бюджетной альтернативой дорогостоящим сканерам.

Она позволяет создавать текстурированные модели из фотографий. Нужно только пройтись несколько кругов с фотоаппаратом вокруг объекта, сделать несколько десятков снимков и загрузить их на сервер Autodesk через программу. К слову, у них есть версия как для браузеров, так и для установки на компьютер. Каких-то жестких требований к качеству снимков нет. Фотография должна быть четкой, а сканируемый объект всегда должен быть в фокусе, модель не должна быть прозрачной или отдавать бликов - вот и все требования. Снимки можно делать и с телефона, никаких проблем в этом нет, свои первые модели я делал на Samsung Galaxy Y Duos 2012 года. Разница между телефонной камерой и нормальным фотоаппаратом только в детальности прорисовки каких-либо мелких деталей вроде складок на одежде или деталей лица человека.

Вот одна из моделей, сделанная из снимков телефонной камеры:

Тут было сделано 64 снимка, сетка получилась на 563 тыс. треугольников.

А вот такие модели я делаю с довольно простеньким цифровым фотоаппаратом Samsung L73:

Тут я сделал 46 снимков. На скриншоте с редактора уже упрощенная модель из 150 тыс. треугольников. Изначально было 1,7 млн. Чем выше разрешение снимка, тем плотнее сетка.

Но есть, конечно, и косячные случаи. Какие-то плоские предметы или скажем, ствол пушки, получаются не всегда. Но такие штуки легко нарисовать самому.

Но с опытом таких косяков становится меньше.

После того, как вы загрузили фотографии, они обрабатываются на сервере autodesk, иногда там бывает очередь минут на 10-20. По времени ожидания подготовки самой модели всегда выходит по разному, это зависит от количества снимков и их разрешения. У меня модели из, грубо говоря, 50 снимков получаются минут за 30-40, бывали модели, где по 120 снимков - там дело затягивается на несколько часов. Тут ничего контролировать не надо, наше дело загрузить фотки, а дальше можно вообще выключить комп и идти гулять. Когда модель будет готова всегда приходит уведомление на электронную почту. Для работы нужно иметь свою учетную запись.

Вообще, у Autodesk есть 3 программы с подобным функционалом: ReCap 360, о которой эта статья, 123D Catch для смартфонов и ReMake, в котором еще есть простенький редактор. Не хочу подробно описывать условия приобретения этого ПО. 123D вроде бесплатный, но там, наверное, стоит ограничение до 20 снимков для одной модели. Сам не пробовал, потому точно не скажу. У ReMake есть двухнедельный пробный период и возможность грузить до 50 снимков. ReCap бесплатный, количество снимков неограниченно, но все это модели низкого качества, а за высокое качество нужно платить какими-то кредитами, есть 1 месяц бесплатного пользования без ограничений. Так же у Autodesk некоторые продукты распространяются совершенно бесплатно для студентов и преподавателей, сроком пользования на 3 года. Я уже пару десятков моделей получил, ни рубля не потратив.

Есть и другие разработчики аналогичного ПО, вроде у всех есть пробный период. Но там, снимки проходиться обрабатывать вручную, что довольно муторно. Пробовал PhotoScan, на счет качества ничего не скажу, у меня модель кривой получилась и больше я эту прогу не открывал. Есть еще Starta, ее я даже не пробовал, уж слишком много в ней всего, а я не очень то дружу с иностранными языками.

Надеюсь, было интересно.