ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ПО ИХ ПЛОСКИМ       ИЗОБРАЖЕНИЯМ (ФОТОГРАФИЯМ)

Болотов В. П., Роньшин Ю.И.
 
Задача заключается в том, чтобы по растровому плоскому изображению (сканированной фотографии или подготовленному в какой-либо системе плоскому рисунку) можно было бы, в зависимости от его яркости, восстановить третью координату.

Обрабатываемое изображение может быть введено со сканера в режиме черно-белого рисунка или подготовлено в CorelDRAW, Fotoshop или PhotoStyler в сером (greyscale) 16-цветном режиме с расширением .PCX. Рисунок считывается в системе "Вектор" заданием в соответствующей строке имени файла. Далее в командной строке для сканирования изображения задаются следующие параметры:

    (1)
PICTURE->DXF:окно=(_000],_000];_000],_000])
     (2)         (3)               (4)
d=_00] dy=_00] maxZ=_00000.0,
где
1 - координаты обрабатываемого окна в пикселях . Началом системы координат является левый верхний угол. Размер окна экрана 640 х 480;

2 - шаг сканирования (также в пикселях);

3 - размер сдвига каждой линии одной строки по оси y";

4 - максимальная глубина белого цвета. Если этот параметр задавать со знаком минус, то
белый цвет на трехмерном изображении будет выпуклым.

Зависимость глубины (координаты z) получаемой поверхности от яркости (индекса палитры) изображения выражается формулой:
z=Zmax *  i/16 ,
где Zmax -максимальная глубина белого цвета
Обработанный файл сохраняется в формате .DXF. Далее этот файл импортируется в CorelDRAW, где в зависимости от того, с каким шагом по координатной сетке он был сканирован, могут быть выполнены действия по сглаживанию точек в линии, заданию контура (удалению части контура или его увеличению), приведению к математической системе координат и сохранению. При сохранении задается параметр масштаба и шаг по линиям, с которым необходимо сохранить изображение, что может существенно снизить объем файла.

После этого необходимо выйти из CorelDRAW в Нортон и преобразовать в единый формат файл линий с помощью специальной программы в единый формат (разработка ИАПУ ДВО РАН). Этот шаг выполняется довольно просто: в программе задается имя файла, который надо обработать, можно задавать при этом масштаб, сдвиг и другие параметры, при запуске программы указывается имя файла, в который нужно сохранить новый формат. Файл получается с расширением .unl. В данном формате каждая линия имеет свой номер.

В модуле Plaz системы "Вектор" поверхности могут генерироваться по числу линий по  линейной аппроксимации.

Ввод линий в модуль PLAZ можно осуществлять в цикле в состоянии "Задание плазовых линий контура" заданием в соответствующей строке файла с линиями. Далее вводятся номера линий строк, соответствующие номерам u-линий, и их шаг по оси x перемещения линий. После этого производится визуализация поверхности в той или иной проекции, ее сохранение в формате .rlf твердотельной геометрии, построение на заданной поверхности какой-либо сетки.

Покажем одно применение трехмерного моделирования. Если плоское изображение подготовлено, например в CorelDRAW, для перевода в трехмерное, заливку можно выполнять таким образом, чтобы полученное затем 3-мерное изображение было близким к реальному (слепленному, например, скульптором из пластилина с многими упрощениями). Такой подход может использоваться скульптором при подготовке к барельефной лепке или к изготовлению форм для отливки каких-либо деталей (тех же барельефов, медалей).

Выше рассмотрен частный случай восстановления поверхности по сканированной сетке фотографий. На самом деле применение этого подхода может быть самым разнообразным, например, моделирование по данным эхолотов ландшафта морского дна и земного ландшафта.  Примеры работы программы смотри здесь, а также в разделе выставки в экспозиции "Барельефы".