Paverskite vaizdą į kaiščio strypo skulptūrą: 7 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šiame projekte aš oro baliono atvaizdą pavertiau kaiščio strypo skulptūra. Galutinė struktūra yra nuotraukoje saugomos skaitmeninės informacijos pavertimas fiziniu 3D objektu. Aš sukūriau skulptūrą, kad padėtų įsivaizduoti, kaip vaizdai saugomi kompiuteriuose, taip pat pademonstruoti didžiulę informacijos apimtį vienoje nuotraukoje, kurią matote kompiuteryje. Taip pat atrodo šauniai! Šioje pamokoje aprašoma, kaip sukurti savo atvaizdu pagrįstą kaiščio strypo skulptūrą.

Štai pagrindinė idėja. Kiekvienas skaitmeninis vaizdas susideda iš daugybės mažų kvadratų (pikselių), kiekvienam kvadratui priskiriama tam tikra intensyvumo reikšmė. Labai tamsiose nuotraukos srityse yra mažo intensyvumo pikselių, o šviesių (pvz., Baliono) - didelės. Skulptūroje kiekvieno vaizdo pikselio intensyvumo vertės konvertuojamos į kaiščio strypo aukštį. Šviesios sritys yra aukščio, o tamsios - žemo aukščio.

Mano pastatytos skulptūros matmenys buvo 82,5 x 123 x 60 cm, o 4230 kaiščių strypų (53 eilutės po 80 stulpelių) buvo iškirpti. Galų gale aš panaudojau beveik 1/2 mylių kaiščių strypus, tačiau jūs galite padidinti savo skulptūrą iki norimo dydžio. Šiam projektui reikės tam tikrų vaizdų apdorojimo ir dailidės įgūdžių. Jo aprašymas taip pat pateiktas mano svetainėje: jrbums.com. Dėkojame, kad patikrinote!

1 žingsnis: tiekimo sąrašas

Medžiagos:

1. 5/16 "x 48" beržiniai kaiščiai - reikiamo skaičiaus nustatymas paaiškintas 3 veiksme, greičiausiai tai bus daugiau kaiščių, nei užsisakėte per visą savo gyvenimą (užsisakiau čia: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. ¾”storio fanera (manau, kad naudoju beržą: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Beržinė fanera-165921/100077837)

3. Dailininko juosta

4. Elmerio medienos klijai

5. Medinis glaistas

6. Metaliniai vamzdeliai, kurių skersmuo 5/16”(90 laipsnių gręžimo kreiptuvui).

7. Užtrauktukai (90 laipsnių gręžimo kreiptuvui).

8. Pigi fanera (diskinio pjūklo kreiptuvui)

9. 2 colių x 4 colių. x 96 colių. Pagrindinė krosnyje džiovinta baltmedžio smeigė (diskinio pjūklo kreiptuvui)

10. Smulkus švitrinis popierius (apie 200 - 300 grit)

11. Dažai (neprivaloma)

Įrankiai:

1. Elektrinis gręžtuvas ir 5/16 colių grąžtas medienai

2. Diskinis pjūklas

3. Elektrinis šlifuoklis

4. Reguliuojamas T kvadratas (https://www.homedepot.com/p/Empire-48-in-Adjustable-T-Square-419-48/100653520)

5. MATLAB arba kita vaizdo apdorojimo programinė įranga

Šio projekto metu naudokitės saugia medžio apdirbimo praktika! Yra daugybė kaištinių strypų, kuriuos reikia nupjauti, todėl turite būti labai susikaupę ir daryti daug pertraukų

2 veiksmas: paverskite 2D vaizdą į 3D modelį

Norėdami nustatyti skulptūros kaiščių strypų ilgį, turėsite šiek tiek apdoroti vaizdą. Aš naudoju „Matlab“ir paskelbiau kodą šios instrukcijos 3 veiksme. Taip pat galite naudoti kitą vaizdo apdorojimo programinę įrangą.

Norėdami vizualizuoti transformaciją iš RGB į intensyvumą, turiu aukščiau pateiktą vaizdo įrašą. Vaizdo intensyvumui parodyti naudojama klaidinga spalvų schema (raudona yra didelio intensyvumo, o mėlyna - mažo intensyvumo). Kitas vaizdo įrašas, paskelbtas aukščiau, rodo transformaciją iš 2D intensyvumo vaizdo į 3D objektą.

Įkeliamas vaizdas

Karšto oro baliono vaizdas buvo įkeltas į „Matlab“ir paverstas pilkos spalvos vaizdu. Čia yra kodas, kaip tai padaryti „Matlab“:

A = imread ('ball.jpg'); % įkelti vaizdą į „Matlab“

A = rgb2 pilka (A); % konvertuoti RGB į pilkų atspalvių

A = dvigubas (A)/max (dvigubas (A (:))); % normalizuoja pilkų atspalvių vaizdą ir konvertuoja į dvigubą

Vaizdo atranka

Pradinis vaizdo matmuo buvo 2572 x 3873, daugumą kaiščių galima nupjauti rankomis (nebent norite išprotėti!). Todėl vaizdas atimamas iš mažesnės atrankos, todėl pikselių yra daug mažiau, todėl kaiščio strypo pjauti reikia daug mažiau. Aš taip pat naudoju erdvinį filtrą, kad išlygintų vaizdą, kad struktūra atrodytų tolydžiau. Galiausiai vaizdas normalizuojamas taip, kad maksimalus intensyvumas būtų 1.

A = nemažas (A, 0,0205); % pavyzdžio vaizdas iki 2,05% originalaus vaizdo dydžio

A = medfilt2 (A); % sklandus vaizdas

A = dvigubas (A)/max (dvigubas (A (:))); % normalizuoja pilkų atspalvių vaizdą ir konvertuoja į dvigubą

Konvertuojama į kaiščio strypo ilgį

Šiuo metu vaizdas saugomas kaip 53 x 80 matrica, kurios reikšmės svyruoja nuo 0 iki 1. Jei norite konvertuoti šią matricą į vieną, susidedančią iš kaiščio ilgio, padauginkite ją iš maksimalaus jūsų kaiščio skulptūros aukščio. Aš pasirinkau 60 cm savo. Tada kaiščiui reikia pridėti šiek tiek papildomo ilgio, kad kaiščio strypas būtų įstumtas į lentą. Tai taip pat užtikrina, kad kaiščio strypo pjūviai nebūtų per maži. Aš nustatiau tai 2,5 cm (1 colio).

AmaxH = 60; Maksimalus skulptūros aukštis (cm)

gręžimo gylis = 2,54; % Papildomas ilgis pridedamas prie kaiščių strypų, kad jį būtų galima įstumti į lentą (1 colio)

Ilgis = A.*AmaxH; % Daugialypė vaizdo matrica pagal maksimalų aukštį, kad vaizdo matrica būtų paversta kaiščio strypo ilgiu

Ilgis = ilgis+gręžimo gylis; % Pridėti gręžimo gylį

Šioje projekto dalyje jūs nuspręsite, kokio dydžio norite skulptūros. Galite pakoreguoti mėginio mastelį (sureguliuoti mastelį didesniu dydžiu) ir maksimalų kaiščio aukštį. Renkantis mastelio keitimą reikia atsižvelgti į išlaidas ir tai, kiek laiko norite imtis projekto. Net mano pastatyta 53 x 80 pikselių skulptūra reikalavo nupjauti 4240 kaiščių strypų! Šis projektas užtruko ilgiau, nei maniau, ir norėjau, kad turėčiau daugiau laiko pagalvoti, kiek sumažinti vaizdą.

3 žingsnis: reikiamų kaiščių strypų skaičiaus nustatymas

Šiame projekte yra daug įvairaus ilgio kaištinių strypų pjūvių. Todėl aš sugalvojau algoritmą, kuris sumažina kaiščių strypų skaičių, kurį reikia užsisakyti. Apdoroję vaizdą, žinosite, kokius pjūvius reikia atlikti. Jūs taip pat žinote kaiščio strypo ilgį, kurį galima užsisakyti (mano atveju tai buvo 4 pėdų kaiščių strypai). Šiai problemai išspręsti naudoju skaitinį metodą.

Mano algoritmas perkelia vaizdo stulpelius ir prideda aukštį. Jei kitas paveikslo aukštis viršija kaiščių, kuriuos galima užsisakyti, ilgį (šiek tiek mažiau nei 4 pėdos, kad būtų galima pjauti), jis praleidžiamas. Šis procesas tęsiamas tol, kol pasiekiamas 4 pėdų atstumas arba kai perkeliate visą vaizdą. Tada sukuriama duomenų struktūra, kurioje nurodomas kiekvieno jūsų užsakomo kaiščio strypo pjūvių ilgis, taip pat to gabalo vieta paveikslėlyje. Šis metodas padeda išlaikyti vieno kaiščio strypo gabalus arti vienas kito, kad jie nebūtų sumaišyti. Tai nėra pats efektyviausias ir ne tikslus sprendimas, tačiau jis veikia.

Aukščiau pateiktame vaizdo įraše paaiškinama, kaip veikia mažinimo algoritmas, kaip saugomi ir rodomi duomenys. Pridedamas vaizdo apdorojimo, kaiščių strypų pjovimo minimizavimo ir išvesties rodymo kodas.

Čia yra mano kaiščio strypo skulptūros santrauka:

Vaizdo matmenys: 53 x 80

Pjūvių skaičius: 4240

Bendras naudojamo kaiščio strypo ilgis: 76847 cm

Turite nusipirkti 646 kaištinius strypus, kurių vieneto ilgis 119,92 cm

4 žingsnis: sukurkite skulptūros plokštę

Supjaustykite fanerą diskiniu pjūklu arba stalo pjūklu. Matmenys turi atitikti jūsų turimą pikselių skaičių ir norimą atstumą. Pavyzdžiui, turėjau 53 x 80 pikselių ir norėjau maždaug 1,5 cm atstumo, todėl fanera buvo supjaustyta iki 82,5 x 123 cm.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 cm (1,5*2 yra skirta sienai)

80*1,5 + 1,5*2 = 123 cm

Naudodamas reguliuojamą T kvadratą, nubrėžiau linijas visoms eilėms ir stulpeliams, kurie būtų skulptūroje. Tada aš sukonstravau Izzy Swan suprojektuotą prietaisą, skirtą gręžti 90 laipsnių skylę į fanerą. Čia yra nuoroda į jo paskelbtą vaizdo įrašą. Šis įrenginys labai gerai veikė gręžiant to paties gylio skylutes visoje plokštėje. Visos blogos žymės, likusios ant lentos, buvo nuvalytos mediniu glaistu.

Neprivalomas žingsnis yra lentos dažymas. Aš tai padariau norėdamas užmaskuoti kai kurias glaistas ir blogas vietas. Paveikslas yra iš šio vaizdo kontūro linijų. Galutinėje skulptūroje sunku pamatyti šį paveikslą dėl kaiščių strypų tankio.

5 žingsnis: pjaustykite daugybę kaiščių

Kitoje projekto dalyje turėsite nupjauti daug kaiščių strypų ir sekti jų padėtį. Aš nusprendžiau pjauti penkis kaiščių strypus vienu metu (aš tai vadinsiu kaiščių strypų pluoštu). Mano sukurtas pjovimo algoritmas rodo ilgį, kurį reikia nupjauti kiekvieną ryšulį (žr. Paveikslėlį). Šį atstumą išmatavau liniuote ir pažymėjau tapytojo juostos gabalėliu, kuris visiškai apsivijo kaištį. Tai svarbu, nes neleidžia kaiščio strypui suskilti pjaunant diskinį pjūklą. Tada kaiščių strypų pluoštas sulygiuojamas, kad būtų galima pjauti su pjūklu.

Sukūriau medinį laikiklį iš pigios faneros ir 2x4, kad kaiščių strypų pluoštas galėtų ilsėtis plyšyje. Statmenai šiam plyšiui buvo diskinio pjūklo kreiptuvas. Kai kaiščiai pritvirtinami juosta, apskritas pjūklas nuleidžiamas išilgai kreiptuvo, kad vienu metu būtų nupjauti visi kaiščiai. Tada kaiščiai yra paženklinti, kad žinotumėte, kur kaiščių strypai bus dedami į kištuką. Pjovimo skaičius buvo viskas, ko reikėjo, nes tikroji padėtis yra išsaugota mano sukurtoje programoje. Ši procedūra kartojama tol, kol visi ryšulio pjūviai bus baigti, o tada nupjaunami penki nauji kaiščio strypai. Kadangi pjūvių yra labai daug, labai svarbu išlikti susikaupusiam ir padaryti daug pertraukų. Aukščiau pateiktame vaizdo įraše taip pat aprašomas visas procesas.

Galų gale, lentelėje yra daugybė kaiščių strypų, todėl labai svarbu naudoti lengvai įsimenamą ženklinimo sistemą. Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta tik pusė šiame projekte iškirptų kaiščių!

6 žingsnis: kaiščių strypų įdėjimas į lentą

Jūs oficialiai supjaustėte TON kaiščių strypus. Norint juos efektyviai įdėti į lentą, gali būti naudinga iš pigios faneros sukurti keletą laikinų laikymo lentų. Vienoje iš nuotraukų galite pamatyti laikiną laikymo lentą, atitinkančią maždaug penkias stulpelius.

Supjaustyti kaiščių strypai buvo išpakuoti, o galas nušlifuotas smulkiu švitriniu popieriumi. Šis darbas yra puikus pasidalinti su norinčiu draugu. Tai tikras draugystės išbandymas. Po to, kai jūsų draugas jums padės, turite paruošti jiems vakarienę arba padėti kitam „pasidaryk pats“projektui.

Po šlifavimo kaiščių strypai perkeliami į laikiną laikymo lentą. Ženklinimo taisyklės ir „Matlab“programos išvestis naudojamos kiekvienam kaiščiui įstatyti į teisingą padėtį. Maždaug penkių skylių kraštuose išilgai lentos stulpelio pridedama šlakelis medžio klijų. Tada į lentą dedami atitinkami penki kaiščiai. Galite naudoti plaktuką, kad kaiščio strypai būtų visiškai įkišti į lentą.

Vienu metu sulygiuojant kelis kaiščių strypus reikia įsitikinti, kad kaiščiai „prasmingi“toje padėtyje, kurioje jie buvo dedami. Jei kaištis atrodo per mažas arba per trumpas, galite dar kartą patikrinti programos ilgį, kuris turėtų būti toje padėtyje. Jums gali tekti atkurti kaiščius arba galite pakoreguoti, kiek įkišate kaiščio strypą į lentą.

Kartojau šį kaiščių strypų išdėstymą ir išlyginimą maždaug trims stulpeliams vienu metu. Aš taip pat suprojektavau ir 3D atspausdinau lygiavimo įrankį, kuris buvo kaiščių strypų gale, todėl buvo lengviau užtikrinti, kad kaiščio strypai būtų tiesūs, kai medžio klijai išdžiūvo. Matote, kaip šis adapteris naudojamas vienoje iš nuotraukų. Pridedamas šio adapterio STL failas. Gali tekti pertvarkyti, atsižvelgiant į kaiščio strypo skersmenį ir atstumą.

7 žingsnis: baigta struktūra ir keletas patarimų

Kai baigsite įdėti ir sulygiuoti visus kaiščių strypus į kištuką, jūsų skulptūra bus baigta! Aukščiau parodyta dar kelios mano sukonstruotos kaiščio strypo nuotraukos. Dažniausiai džiaugiuosi galutiniais rezultatais. Tačiau turiu keletą patarimų tiems, kurie galvoja apie panašaus projekto vykdymą:

1. Apsvarstykite galimybę atlikti mažesnius matmenis nei ši konstrukcija (53 x 80). Šis projektas buvo sprogimas planavimo etapuose ir buvo gana meditacinis po to, kai buvo išsiaiškintos visos kliūtys. Tačiau rankinis darbas kartais tapo monotoniškas. Be to, man prireikė daug laiko, praėjus maždaug dvejiems metams nuo tos dienos, kai sumaniau idėją!

2. Naudokite storesnius kaiščių strypus ir (arba) sutrumpinkite maksimalų kaiščio strypo skulptūros aukštį. Net su lygiavimo įrankiu man buvo sunku išlaikyti kaiščio strypus gerai sulygiuotus. Padėtų didesnio skersmens kaiščių strypai arba trumpesnis aukštis.

3. Skulptūros pagrindo plokštės pagrindui naudokite aukštesnės kokybės medienos gabalą nei fanera. Po skulptūra yra įtrūkimų, kai kaiščio strypai buvo permušti per toli į lentą.

4. Negaiškite daug laiko dažydami kempinę; kaiščių strypai vistiek uždengia didžiąją jo dalį.

5. Paprašykite draugų pagalbos! Šlifuoti 4000 kaiščių strypų yra keista užduotis, tad kodėl gi nepasidalinti ja su keliais gerais draugais.

Sėkmės!