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.
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 (для лучшего результата) 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:UsersallexPictures2.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 ntendfacet") 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) Собственно, это все, что я хотел написать до следующей статьи.
Весь код
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:UsersallexPictures22.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)) print(blur.shape[1]) #cv2.imshow("jj",gray) #cv2.waitKey(1000) x=0 y=0 file='STL_project-1.stl' o_1="nt" o_2="ntt" o_3="nttt" 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 ntendfacet") #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')
Источник
