Gebruik fotogrammetrie om modelle te skep: 9 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Wie is ek?

Ek is Samuel Conklin en ek is 'n tweede jaar by E. L. Hoërskool Meyers. Ek het die afgelope paar maande met fotogrammetrie geëksperimenteer, en ek hoop om u te help as u besluit om hierdie produk te herskep. Ek is geïnteresseerd om te sien hoe ander mense hierdie nuwe en steeds ontwikkelende tegnologie kan gebruik.

Wat is Virtual Reality en SteamVR?

Virtual Reality is 'n nuwe vorm van artistieke uitdrukking en ervaring. Dit is nog steeds 'n nuwe grens van tegnologie, aangesien talle ondernemings en mense werk om die medium te verbeter. U doen uself 'n groot ongerustheid as u nog nooit VR probeer het nie, aangesien dit die gebruiker se gevoel van sig en klank heeltemal omhul. Een van die belangrikste platforms vir Virtual Reality is Valve's SteamVR. Met SteamVR kan gebruikers gratis omgewings en stukke met mekaar deel. Dit is meestal oop en bied 'n magdom koptelefoon. Dit sluit in, maar is nie beperk nie tot die HTC Vive -reeks, Oculus Rifts, Oculus Quest, Valve Index, Windows Mixed Reality, ens. SteamVR is die platform wat ons gebruik om ons omgewing te skep.

Wat is fotogrammetrie en hoe kan dit gebruik word?

Fotogrammetrie is die proses om foto's of video's te neem en die beelde in 'n 3D -model te verander. Die bekendste voorbeeld van die gebruik van hierdie tegnologie is Google Earth. Google gebruik satellietbeelde en straatuitsigte om landskappe en geboue te rekonstrueer. As ons na Google Earth kyk, is dit duidelik dat hulle min beelde gehad het om van te werk, so sommige geboue lyk verkeerd. As dit korrek gebruik word, is fotogrammetrie 'n uiters oortuigende manier om 3D -modelle te skep. Hierdie projek gebruik hierdie tegnologie om historiese bakens te bewaar. Erosie en blootstelling aan die elemente beteken dat historiese bakens uiteindelik verval en mense dit sal vergeet. Deur fotogrammetrie te gebruik, kan ons alles digitaal bewaar, sodat toekomstige geslagte hierdie strukture kan ervaar en waardeer. Dit beteken ook dat meer mense wêreldwyd ander kulture kan beleef sonder die koste of risiko om te reis.

Watter voorrade het ek nodig?

Vir hierdie projek het ek Reality Capture, SteamVR en Krita gebruik. Daar is Autodesk-, Agisoft- en Zephyr -programme wat in plaas van Reality Capture gebruik kan word as u nie die nodige Nvidia GPU het om dit uit te voer nie. Photoshop of ander fotobewerkingsprogramme kan in plaas van Krita gebruik word, maar omdat dit gratis en publiek is om te gebruik, het ek gekies om dit vir hierdie projek te gebruik. U benodig ook 'n desktop VR -headset wat direk op u rekenaar kan aansluit. Uiteindelik is 'n kamera van hoë gehalte nodig. 'N Mobiele kamera is redelik, maar ek het 'n Nikon D7000 gebruik, aangesien Reality Capture outomaties die lensopening van die kamera kan opspoor, wat lei tot modelle van hoër gehalte.

Stap 1: Neem foto's

Dit is die belangrikste deel van hierdie projek, aangesien u dit in een keer nodig het. As u dit nie doen nie, moet u teruggaan na die plek en alles weer neem.

Eerstens moet u 'n geskikte plek en struktuur vind. Die struktuur moet groot en maklik identifiseerbaar wees. Dit beteken dat die fotogrammetrie -sagteware die verskille tussen die struktuur en die agtergrond kan opspoor.

Gewoonlik is die neem van foto's op 'n bewolkte dag die beste manier. Dit is omdat 'n sonnige dag die moontlikheid het om sommige foto's te veel te bloot te stel en ander te onderbelig. Dit kan ook ongewenste skaduwees skep. 'N Model met min of geen skaduwees sal beligting in die vlakontwikkelingsafdeling makliker maak. Die sagteware benodig ook die kleurbalans om by elke foto dieselfde te bly, aangesien dit kleure gebruik om die grootte van die voorwerp te bereken. Deur op 'n bewolkte dag foto's te neem, sal die kwaliteit van die struktuur egter verbeter word. Die wolke in die lug sal dien as 'n natuurlike diffuser vir die kamera. Dit sal die lig egaliger versprei en beteken dat die model presies sal word tydens die weergawe.

Die laaste raad is om soveel as moontlik foto's te neem. Die meeste programme kies watter foto's dit vir die finale produk gaan gebruik. Deur meer foto's te neem, sal alles meer presies wees en gee die program 'n bietjie asemhaling. Ek het ongeveer 150-300 foto's vir elke model gehad.

Stap 2: Aan die gang met die fotogrammetrie -sagteware

Nou gaan ons die foto's in die sagteware invoer. Let daarop dat Reality Capture 'n Nvidia -grafiese kaart benodig. U kan nie sonder die afdeling Align Images verbyry nie.

As u 'n vouer met al die beelde wat u wil gebruik, kies, kies die map in die linkerbovenhoek. Dit neem u na File Manager en u kan die gids kies. Met insette kan u individuele foto's kies met File Manager.

Vervolgens begin ons met die bou van die model. Bo -aan die skerm, onder Workflow, is daar 'n proses -afdeling. Ons wil op die groter Start -knoppie druk. Dit sal begin om die beelde in lyn te bring. Die vierde foto toon kortliks wat tydens hierdie proses aan die gang is. Dit herken die linkeroog van die hert en vergelyk die afstand met ander foto's. Dit sal voortgaan om verskillende foto's te vergelyk totdat dit deur al die moontlike kombinasies gegaan het. Hierdie stap is voltooi as u klein kolletjies kan sien wat soos die struktuur lyk.

Stap 3: Bereken en vereenvoudig

Die volgende stap is om die model te bereken. Om dit te doen, klik ons op die Bereken model in die afdeling Proses. Dit vertaal alles wat u op die foto's vind, direk in 3D -vorm. Die resultate is redelik naby aan hoe ons wil hê die model moet lyk, maar daar is drie probleme met hierdie weergawe van die model. Eerstens is daar gate in die model wat nie in die werklike struktuur is nie. Tweedens, die oppervlak is te stamperig. Aangesien die program sy berekeninge benader, sal sommige gladde oppervlaktes verkeerdelik stamperig wees. Derdens is daar te veel driehoeke. Elke model in Reality Capture is gemaak met klein driehoeke. Elke driehoek verteenwoordig 'n klein oppervlak van die model. Ons wil so min as moontlik driehoeke om die model te optimaliseer. As daar te veel driehoeke is, kan dit prestasieprobleme veroorsaak.

Hierdie probleme kan opgelos word met die vereenvoudigingsinstrument. Alle modelle sal 3, 000, 000 driehoeke hê na die berekeningsmodel, en ons kan kies om die getal hoër of laer te maak. Vir alle modelle soos dié in hierdie projek, het ek die driehoektelling verlaag tot 1 000 000 000. Die resultaat kan gevind word in die tweede prentjie, waar al die hobbelrige oppervlaktes gladder is en daar minder gate is. Boonop, met minder driehoeke om weer te gee, sal die prestasie beter wees as ons in VR beland.

Stap 4: Kleur en tekstuur

Nou benodig die model kleur en tekstuur om dit nog meer lewensgetrou te maak. Hierdie twee dele is soortgelyk aan wat hulle bereik, maar verskil in die manier waarop hulle werk. Deur die kleur te gebruik, wat in die afdeling Proses gevind word, kleur die model die model in. Die instrument neem die foto's wat dit gebruik het om die model te maak en draai u beelde om die verskillende oppervlaktes van u model. Tekstuur, aan die ander kant, sal die vereenvoudigde dele van die model inkleur. As ons na die eerste prent kyk, is dit duidelik sigbaar hoe die program die beelde om die model gedraai het, maar in die tweede beeld na die tekstuurproses word die skerp kante van die beelde nou glad gemaak.

Stap 5: Uitvoer en SteamVR

In Reality Capture gaan ons die modelle na SteamVR oordra. Aan die bokant van die skerm, onder Uitvoer, kies Mesh, wat langs die afdeling Proses geleë is. U moet hierdie pop-up sien waarmee u die instellings en parameters van die model kan verander. Dit is die beste om alle instellings op standaard te stel, behalwe om die tekstuurformaat JPEG te verander. Die program sal nou 'n lêer uitvoer in die OBJ -formaat, wat die maaslêer is, en 'n JPEG, wat die tekstuurlêer vir die model is. Ter verwysing moet die JPEG soos die tweede prent in hierdie stap lyk.

Nou moet ons ons modelle in SteamVR invoer. Maak eers SteamVR oop en gaan dan na 'n omgewing skep/wysig, wat onder die blad Workshop is. Die SteamVR Workshop Tools sal nou oopmaak. Kies Create Empty Addon en klik op Launch Tools.

Die bate -blaaier word nou oopgemaak met verskillende materiale en modelle wat reeds ingesluit is. Links bo is daar 'n ikoon met 'n hamersimbool. Dit is die ingeboude SteamVR Hammer-redakteur, waarmee u kaarte kan skep. Kaarte is die omgewing waarin die VR -gebruiker sal woon tydens die spel.

Stap 6: Skep u SteamVR -kaart

Met die Hammer -redakteur oop in SteamVR, kan ons nou 'n kubus skep. Ons wil 'n kubus skep om die omgewing te begin bou. Met die program kan u die grootte van die kubus verander voordat dit vasgemaak word. Op die oomblik is slegs die buitekant van die kubus sigbaar. Deur op CTRL+F te druk, word die oppervlaktes omgekeer en die kubus in 'n kamer verander. Boonop moet u 'n voorwerp byvoeg, genaamd info_player_start, wat Hammer sal vertel waar hy die gebruiker moet laat spaai tydens die laai van die program.

Om die kamer meer realisties te maak, moet ons ook teksture byvoeg. Ons kan 'n paar persoonlike beelde byvoeg deur die Material Editor. Dit is die sirkelvormige ikoon regs van die hamerknoppie in die bate -blaaier. As u die materiaalredakteur kies, word u na 'n nuwe venster geneem, waarmee u 'n beeld kan invoer wat in 'n tekstuur gemaak moet word. U kan u eie beelde gebruik of beelde kry van voorraadtekstuurwebwerwe soos textures.com. Klik op die lêerknoppie onder die kleurkeuse om die prentjie te kies wat u wil gebruik. Nadat u u prent gekies het, moet u dit stoor deur op die ikoon Diskette links bo in die venster Materiaalredakteur te druk. Sluit nou die materiaalredakteur en gaan terug na die bate -blaaier. Soek hier na die tekstuurlêer wat u wil gebruik en klik en sleep dit na die Hammer Editor. In hierdie venster kan u u tekstuur op die verskillende vlakke van die kubus toepas.

Ons moet ook beligting by die kamer voeg. Om dit te doen, plaas ons 'n light_omni of 'n light_spot op ons kaart, wat in die entiteitsafdeling links van die kaartweergawe voorkom. 'N Ligte_omni sal 'n lig in alle rigtings skyn, terwyl 'n ligkol in een spesifieke rigting lig skyn. Vir hierdie projek het ek ten minste twee light_spots vir elke voorwerp en een light_omni gebruik om die kamer te verlig.

Stap 7: Voeg ons voorwerpe by die kaart

Dit is tyd dat ons ons voorwerpe na ons kaart begin skuif. In die bate -blaaier, regs van die ikoon Material Editor, is die Model Editor wat op 'n humanoïde ikoon lyk. As u die Model Editor oopmaak, kry u die opsie om te blaai of 'n nuwe VDML te maak, wat die Hammer Editor se weergawe van 'n OBJ -lêer is. Kies die opsie om 'n nuwe VDML te maak, en u moet 'n gids maak. Hierdie gids sal die VDML -lêer stoor. Maak seker dat dit in die byvoegmap is en druk op voortgaan.

Dit neem u na 'n skerm met u model, met 'n wit tekstuur. Om die tekstuur vir hierdie model by te voeg, kies Materiaal in die werkbalk aan die linkerkant. Dit sal u na die materiaalredakteur neem en u kan die JPEG kies uit die uitvoer van Reality Capture. Stoor die tekstuur en die model deur op die ikoon Diskette te klik. Keer terug na Hammer Editor.

In Hammer kan u die model van die bate -blaaier na die kaart sleep en laat val. Die model sal waarskynlik klein wees, en u moet die grootte daarvan verander. Deur op T op u sleutelbord te druk, kan u die posisie op die kaart verander. Deur op E te druk, verander die verhoudings van die model terwyl R dit draai.

Stap 8: Maak die voorwerpetikette

Die voorwerpetikette langs elke landmerk bied konteks en geskiedenis om die gebruiker se ervaring te verbeter. Vir my voorwerpetikette het ek eenvoudig foto's van die inligtingsplate op elke plek geneem om belangrike inligting wat ek later wou gebruik, maklik op te neem. Ek het toe Krita, 'n gratis fotobewerkingsprogram, gebruik om die voorwerpetikette met bykomende beelde en teks te skep.

Vir die mynwerker- en ankerkant van die kamer was daar geen probleme om etikette as teksture by te voeg nie. Voeg dit eenvoudig by u Asset Browser via Material Editor en voeg die prentjie by 'n blok wat in die Hammer Editor geskep kan word. Daar het probleme ontstaan toe ek borde vir die ander kant van die kamer gemaak het. Al die teks en beelde was agteruit en daar was geen duidelike manier om die teksture in die redakteur om te keer nie. Om dit reg te stel, het ek teruggegaan na Krita en die planke vir die hert en die beer omgekeer, en gelukkig het dit die probleem opgelos.

Daarbenewens het ek verskillende beelde van Wilkes-Barre bygevoeg, omdat ek 'n kamer wou skep met die gevoel en die atmosfeer van 'n boetiekmuseum.

Stap 9: Gevolgtrekking

Ten slotte het beide virtuele realiteit en fotogrammetrie die mag om talle bedrywe, insluitend sport, vaste eiendom en forensiese ondersoek, aansienlik te verbeter. Vandag het ek fotogrammetrie gebruik om 'n paar klein, maar belangrike dele van die plaaslike geskiedenis van my tuisdorp te bewaar. VR en fotogrammetrie is albei steeds eksperimentele tegnologieë wat u soms kan uitdaag. Ondanks sommige tekortkominge, is die hoeveelheid innoverende gebruike vir beide prosesse opwindend en onbeperk. Ek dank u dat u oor hierdie projek gelees het, en ek hoop dat dit u geïnspireer het om iets nuuts met Virtual Reality te probeer.

Die aflaai skakel vir die projek kan hier gevind word.