Привет, Хабр! Однажды мне потребовалось создать 3D модель дна, подробнее в этой статье. Сегодня я хочу рассказать о том, как можно создавать 3D модели Python 3. Способов для этого достаточно много: blender python api, Vpython… Но я хочу рассказать, как делать модели используя только Python.
> Ссылка на Github
Для этого нужно понять, как работает формат stl (популярный формат 3D файлов).
Вся модель в этом формате состоит из множества треугольников, поэтому файл состоит из 3-х мерных координат их вершин.
Я хотел бы показать, как реализовать создание 3D модели по яркостям пикселей на фотографии. Я взял вот это фото снизу.
Изображение обрабатывается (немного размывается, чтобы не было резких скачков яркости) с помощью библиотеки opencv.
Снизу функция, принимающая 3 массива с координатами вершин треугольника и записывающая в файл 1 треугольную грань.
Теперь самое главное — создание правильных координат вершин треугольников из которых состоит 3D модель.
Часть кода, создающая координаты.
Созданная 3D модель
Собственно, это все, что я хотел написать до следующей статьи.
> Ссылка на Github
STL
Для этого нужно понять, как работает формат stl (популярный формат 3D файлов).
Вся модель в этом формате состоит из множества треугольников, поэтому файл состоит из 3-х мерных координат их вершин.
STL-файл
solid
facet normal 0 0 0
outer loop
vertex 0 0 0
vertex 1 0 0
vertex 1 1 0
endloop
endfacet
facet normal 0 0 0
outer loop
vertex 1 1 0
vertex 0 0 0
vertex 0 1 0
endloop
endfacet
endsolid
facet normal 0 0 0
outer loop
vertex 0 0 0
vertex 1 0 0
vertex 1 1 0
endloop
endfacet
facet normal 0 0 0
outer loop
vertex 1 1 0
vertex 0 0 0
vertex 0 1 0
endloop
endfacet
endsolid
Пример
Я хотел бы показать, как реализовать создание 3D модели по яркостям пикселей на фотографии. Я взял вот это фото снизу.
Изображение обрабатывается (немного размывается, чтобы не было резких скачков яркости) с помощью библиотеки opencv.
import cv2
import numpy as np
cd_1=['0', '0', '0']# создание массива для хранения координат 1 вершины
cd_2=['0', '0', '0']# создание массива для хранения координат 2 вершины
cd_3=['0', '0', '0']# создание массива для хранения координат 3 вершины
file_stl='new.stl'
file_im=r'C:\Users\allex\Pictures\2.jpg'# путь к изображению
op_stl=open(file_stl, 'w')
op_im=cv2.imread(file_im)
gray = cv2.cvtColor(op_im, cv2.COLOR_BGR2GRAY)#преобразование в чб изображение
blur = cv2.GaussianBlur(gray,(0,0),1)# небольшое размытие для сглажеввания шумов
res=cv2.resize(blur,(320,240))# преобразование изображения к размеру 320*240
Снизу функция, принимающая 3 массива с координатами вершин треугольника и записывающая в файл 1 треугольную грань.
def face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3):
op_stl.write("facet normal 0 0 0")
op_stl.write("outer loop")
op_stl.write("vertex " + " ".join(cd_1))#запись в файл координаты 1 вершины
op_stl.write("vertex " + " ".join(cd_2))#запись в файл координаты 2 вершины
op_stl.write("vertex " + " ".join(cd_3))#запись в файл координаты 3 вершины
op_stl.write("endloop \n\tendfacet")
Теперь самое главное — создание правильных координат вершин треугольников из которых состоит 3D модель.
Часть кода, создающая координаты.
for i in range(size.shape[1]):#перебор пикселей по ширине
for k in range(size.shape[0]-1):#перебор пикселей по высоте
if i!=size.shape[1]-1:
try: #making the first triangls for relief
cd_1=[str(i), str(k), str(blur[k, i]) ]
cd_2=[str(i + 1), str(k), str(blur[k, i+1]) ]
cd_3=[str(i+1), str(k+1), str(blur[k+1,i+1])]
except:
print('er')
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
try: #making the second triangls for relief
cd_1=[str(i), str(k), str(blur[k, i]) ]
cd_2=[str(i+1), str(k+1), str(blur[k+1, i+1])]
cd_3=[str(i), str(k+1), str(blur[k+1,i]) ]
except:
print('er')
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
Созданная 3D модель
Собственно, это все, что я хотел написать до следующей статьи.
Весь код
import cv2
cd_1=['0', '0', '0']# создание массива для хранения координат 1 вершины
cd_2=['0', '0', '0']# создание массива для хранения координат 2 вершины
cd_3=['0', '0', '0']# создание массива для хранения координат 3 вершины
file_stl='new.stl'
file_im=r'C:\Users\allex\Pictures\22.jpg'# путь к изображению
op_stl=open(file_stl, 'w')
op_im=cv2.imread(file_im)
gray = cv2.cvtColor(op_im, cv2.COLOR_BGR2GRAY)#преобразование в чб изображение
blur = cv2.GaussianBlur(gray,(0,0),1)# небольшое размытие для сглажеввания шумов
blur=cv2.resize(blur,(320,240))
x=0
y=0
file='STL_project-1.stl'
o_1="\n\t"
o_2="\n\t\t"
o_3="\n\t\t\t"
op_stl.write("solid")
def face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3):
op_stl.write(o_1+"facet normal 0 0 0")
op_stl.write(o_2 + "outer loop")
op_stl.write(o_3 + "vertex " + " ".join(cd_1))#запись в файл координаты 1 вершины
op_stl.write(o_3 + "vertex " + " ".join(cd_2))#запись в файл координаты 2 вершины
op_stl.write(o_3 + "vertex " + " ".join(cd_3))#запись в файл координаты 3 вершины
op_stl.write(o_2 + "endloop \n\tendfacet")
#making the first triangls for base
for i in range(blur.shape[1]-1):
cd_1=[str(i),"0","0"]
cd_3=[str(i+1),str(blur.shape[0]-1),"0"]
cd_2=[str(i),str(blur.shape[0]-1),"0"]
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#making the second triangls for base
for i in range(blur.shape[1]-1):
cd_1=[str(i+1),str(blur.shape[0]-1),"0"]
cd_3=[str(i),"0","0"]
cd_2=[str(i+1),"0","0"]
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#base has done
for i in range(blur.shape[1]):
if i%30==0:
print(i)
for k in range(blur.shape[0]-1):#making the first triangls for relief
if i!=blur.shape[1]-1:
try:
cd_1=[str(i), str(k), str(blur[k, i]) ]
cd_2=[str(i + 1), str(k), str(blur[k, i+1]) ]
cd_3=[str(i+1), str(k+1), str(blur[k+1,i+1])]
except:
print('er')
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#for j in range(blur.shape[1]-1):#making the second triangls for relief
try:
cd_1=[str(i), str(k), str(blur[k, i]) ]
cd_2=[str(i+1),str(k+1), str(blur[k+1, i+1])]
cd_3=[str(i), str(k+1), str(blur[k+1,i]) ]
except:
print('er')
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#relief has done
#making the first triangls for right side
for i in range(blur.shape[1]):
if i!=blur.shape[1]-1:
try:
cd_1=[str(i),str(blur.shape[0]-1),"0"]
cd_3=[str(i+1),str(blur.shape[0]-1),str(blur[blur.shape[0]-1, i+1])]
cd_2=[str(i),str(blur.shape[0]-1),str(blur[blur.shape[0]-1, i])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#making the second triangls for right side
try:
cd_1=[str(i),str(blur.shape[0]-1),"0"]
cd_3=[str(i+1),str(blur.shape[0]-1),"0"]
cd_2=[str(i+1),str(blur.shape[0]-1),str(blur[blur.shape[0]-1, i+1])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
if i!=blur.shape[1]-1:
try:
cd_1=[str(i),'0',"0"]
cd_2=[str(i+1),'0',str(blur[0, i+1])]
cd_3=[str(i),'0',str(blur[0, i])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#making the second triangls for right side
try:
cd_1=[str(i),'0',"0"]
cd_2=[str(i+1),'0',"0"]
cd_3=[str(i+1),'0',str(blur[0, i+1])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
for i in range(blur.shape[0]):
if i!=blur.shape[0]-1:
try:
cd_1=['0',str(i),"0"]
cd_3=['0',str(i+1),str(blur[ i+1,0])]
cd_2=['0',str(i),str(blur[i,0])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#making the second triangls for right side
try:
cd_1=['0',str(i),"0"]
cd_3=['0',str(i+1),"0"]
cd_2=['0',str(i+1),str(blur[i+1,0])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
try:
cd_2=[str(blur.shape[1]-1),str(i),"0"]
cd_3=[str(blur.shape[1]-1),str(i+1),str(blur[ i+1,blur.shape[1]-1])]
cd_1=[str(blur.shape[1]-1),str(i),str(blur[i,blur.shape[1]-1])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
#making the second triangls for right side
try:
cd_2=[str(blur.shape[1]-1),str(i),"0"]
cd_3=[str(blur.shape[1]-1),str(i+1),"0"]
cd_1=[str(blur.shape[1]-1),str(i+1),str(blur[i+1,blur.shape[1]-1])]
except:
print("er")
face_file_stl(cd_1, cd_2, cd_3)
op_stl.write("\nendsolid" )
op_stl.close()
print('end')
Комментарии (12)
gudvinr
22.04.2018 23:08<sceptic mode="on">
opencv и numpy — это, строго говоря, не "только Python"
</sceptic>
Да и зачем вам
numpy, если он нигде не используется в коде? Но работать с большими массивами точек используя стандартныеlistпитона — это весьма неэффективно.
А в целом, плюс API блендера разве что в более удобной работе с STL и др. файлами моделей.
Alexandr2001
23.04.2018 05:08numpy нужен был при отладке кода(уже убрал), у Api блендера много плюсов, но его надо устанавливать.
mehos
23.04.2018 12:47+3Падажжите, автор просто измерил яркость каждой точки, взял эту яркость как координату Z и написал об этом статью. Без практического смысла и удачного результата. Все так?
MShevchenko
23.04.2018 14:26Похоже на то. По хорошему тут нужно что-то типа тензорного голосования использовать.
Samouvazhektra
23.04.2018 14:52я дооолго въезжала, что на stl файл результата нужно смотреть сверху
DEM_dwg
А где результаты?
Где stl файл с полученной моделью...