PhotoModeler - программа для обработки фотоизображений

PhotoModeler - довольно свежий продукт на западном рынке программного обеспечения. Используется он для построения трехмерной модели на основании даже обыкновенного фотоснимка.

Об этой программной разработке канадской фирмы Eso Systems Inc. и пойдет речь в данной стaтье.

Большая часть впечатляющих разработок в трехмерной компьютерной графике - тонированных моделей, мультипликаций, рисунков - разрабатывается на основе реальных трехмерных моделей - прототипов. В то же время технологии, которые используются для создания моде лей все еще довольно примитивны, медленны и, зачастую, очень дорогостоящи. Технологии, которые основаны на программных средствах, такие как виртуальные средства вращения или экструдирования, очень медленны в работе, а технологии, основанные на аппаратных средствах, таких как пространственные контактные дигитайзеры или трехмерные лазерные сканеры, очень дороги в употреблении.

Программная разработка под названием PhotoModeler совсем недавно появилась на западном рынке программного обеспечения. Это удобное программное средство, которое концентрируется на задаче построения трехмерной модели на основании информации, полученной при помощи кино- или фотокамеры. Программа создает исходные трехмерные модели путем преобразования двухмерной информации, содержащейся в фотографиях, в точно рассчитанные трехмерные точки, линии и плоскости. Созданная трехмерная модель, затем может экспортироваться в формате DXF в AutoCAD 3dStudio или в любой другой программе.

Интересно, что сама программа и процесс обработки изображений в ней довольно просты для изучения и освоения. Сначала вы обходите вокруг необходимого вам реального объекта с кино- или фотокамерой, делая снимки в необходимых ракурсах и точках. Каждая большая отдельная плоскость объекта должна быть запечатлена, как минимум, с двух различных точек. Затем, изображения с фотопленки или видеоленты сканируются и загружаются в персональный компьютер.

После запуска программы необходимо ввести параметры камеры, которая использовалась для фотосемки, На этом этапе указывается так же приблизительная форма объекта - его размеры по ширине, высоте и глубине.

Затем нужно импортировать фотографии в состав проекта и указать в специальном окне приблизительные места положения камер, которые были использованы для изготовления каждого фотоснимка. Следующий шаг - выполнение ручной операции выравнивания положения камеры относительно объекта, с тем, чтобы на фотоснимке он вписался в определенные для него в начале работы габариты (совмещение габаритов объекта производится при помощи устройства указания "поверх" существующей фотографии).

Следующий шаг - маркировка опорных точек, которые будут использоваться программой для создания трехмерной модели. Во время маркировки точек, программа присваивает каждой из них уникальный номер. Эти номера используются в следующем шаге обработки - "связывании" отдельных марок на всех фотографиях (видах) объекта.

После процедуры связывания марочных точек, в ходе которой вы можете указать программе тип взаимосвязи между отдельными группами точек в пространстве - в виде проволочных линий или отдельных непрозрачных плоскостей, необходимо проверить установленные точки при помощи специальной подпрограммы. В случае успешной проверки, можно вызывать процесс обработки изображений, результатом которого будет готовая трехмерная модель реального объекта. При необходимости можно отмасштабировать модель в соответствии с реальными размерами объекта - достаточно указать программе реальное расстояние между любыми двумя точками- маркерами на модели.

Теперь остается только экспортировать ее в любую доступную CAD- программу и произвести необходимые доводки.

Без сомнения, этот программный продукт может найти применение во многих отраслях компьютерного проектирования и моделирования. Среди областей применения можно отметить следующие:

В качестве яркого примера применения программы PhotoModeler можно привести процесс архитектурных исследований и обмеров существующих зданий и архитектурных сооружений. В обычной практике реставрационных организаций до сего времени применяются рутинные операции по ручным обмерам планов и фасадов памятников архитектуры. Имеются также средства для автоматизации таких процессов, например, архитектурная фотограмметрия. Однако процесс обработки изображений в стереофотограмметрии очень сложный, связан с привлечением дорогостоящего оборудования (фототеодолитов, стереокомпараторов, фототрансформаторов - все эти приборы очень громоздкие и неудобные в использовании). Кроме того, при применении стереофотограмметрии на выходе получается плоскостное изображение пространственного объекта (не говоря о том, что для перевода этого изображения в электронный вид нужно затратить дополнительные средства и усилия). Если же для указанных целей применять PhotoModeler, то для получения трехмерной электронной модели объекта необходимо наличие персонального компьютера с программным обеспечением, видеокамеры (либо цифровой фотокамеры) и устройства ввода изображений в компьютер. Для обработки полученных фотографий необходим труд одного оператора (длительность процесса обработки определяется степенью желаемой точности построения трехмерной модели).

Для получения базисных навыков в обработке фотоизображений, в программу включен довольно подробный учебник, который знакомит вас не только с самой программой, но также с основными терминами и приемами, используемыми в области обработки фотоизображений реальных объектов. Пройдя этот увлекательный курс обучения и поработав самостоятельно над небольшим проектом, вы через несколько дней получите необходимые навыки. Любые знания в области трехмерной компьютерной графики без сомнения помогут вам в процессе освоения этой программы.

Программа PhotoModeler очень хорошо справляется с обработкой фотоизображений объектов, которые имеют ярко выраженные визуальные детали: точные пространственные углы, разделяющие поверхности объекта, или плоские "отметины" на гладких плоскостях. Объекты со сглаженными поверхностями (например, песчаные дюны или скульптуры) или объекты не имеющие отчетливых углов (например, гладкие бетонные арки), нуждаются в дополнительной обработке специальными марками до проведения натурных фото- или видеосъемок. Программа может обрабатывать реальные объекты практически любого размера, будь то компьютерный монитор (на примере обработки изображения которого основан встроенный курс обучения) или египетские пирамиды.

Примеры обработки фотоизображений в PhotoModeler принадлежат компании Eso Systems Inc. На первых двух рисунках представлена работа Патрика Коллинса (Patrick Collins) из компании Michael Gallie & Partners (Лондон) - модель входной арки в "St. Stephen's Green" в Дублине (Ирландия). Для создания двухмерного фасада арки автору потребовалось изготовить 3 фотоснимка объекта и обработать 167 трехмерных точек.

На следующих иллюстрациях представлена работа того же автора - модель здания "Alexandra Pub" в районе Clapham Common (Лондон, Великобритания). Для создания двухмерного фасада здания автору потребовалось изготовить 6 фотоснимков объекта и обработать 530 трехмерных точек.

Программа PhotoModeler выпускается в двух основных версиях - стандартной PhotoModeler LX (цена которой колеблется в зависимости от способа приобретения от 140$ до 200$) и профессиональной PhotoModeler Pro (цена 795$). Программа работает в среде Windows 3.1 или Windows 95. В качестве необходимого дополнительного оборудования используется либо видеокамера (изображение передается в компьютер при помощи устройств захвата видеосигнала), либо цифровая видеокамера, либо обычная пленочная фотокамера (изображение в компьютер вводится при помощи слайд- сканера).