Transformar una imatge en una escultura de vareta: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

En aquest projecte, vaig convertir una imatge d’un globus d’aire calent en una escultura de varetes. L’estructura final és una transformació de la informació digital emmagatzemada en una foto en un objecte físic en 3D. Vaig construir l’escultura per ajudar a visualitzar com s’emmagatzemen les imatges a les computadores, així com a demostrar l’enorme escala d’informació en una sola imatge que es veu a l’ordinador. També sembla genial! Aquest instructiu us explicarà com construir una escultura pròpia basada en imatges.

Aquí teniu la idea bàsica. Totes les imatges digitals estan formades per molts quadrats diminuts (píxels) i cada quadrat té assignat un valor d'intensitat. Les regions molt fosques de la foto tenen píxels amb valors d’intensitat baixa, mentre que les regions brillants (per exemple, el globus) tenen valors d’intensitat elevada. A l’escultura, els valors d’intensitat de cada píxel de la imatge es converteixen en una alçada de la vareta. Les regions brillants tenen una alçada elevada i les regions fosques tenen una alçada baixa.

L’escultura que vaig construir tenia unes dimensions de 82,5 x 123 x 60 cm i es van tallar 4230 varetes (53 files per 80 columnes). Al final, he utilitzat varetes de guix per valor de gairebé mig quilòmetre, però podeu escalar l’escultura a la mida que vulgueu. Aquest projecte requerirà algunes habilitats de processament d’imatges i de fusteria. Una descripció de la mateixa també apareix al meu lloc web: jrbums.com. Gràcies per comprovar-ho.

Pas 1: llista de subministraments

Materials:

1. Dots de bedoll de 5/16 "x 48": determinar el nombre que necessiteu s'explica al pas 3, probablement tindrà més varetes del que heu demanat durant tota la vostra vida (he demanat aquí: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. Fusta contraxapada de ¾”(crec que he utilitzat bedoll: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Birch-Fusta contraxapada-165921/100077837)

3. Cinta del pintor

4. Cola de fusta d’Elmer

5. Massilla de fusta

6. Tubs metàl·lics de 5/16 de diàmetre (per a guies de perforació de 90 graus).

7. Tirants amb cremallera (per a guies de perforació de 90 graus).

8. Fusta contraxapada barata (per a guia de serra circular)

9. 2 polzades x 4 polzades x 96 polzades estretes de fusta seca al forn (per a guia de serra circular)

10. Paper de sorra fina (al voltant de 200 a 300 gra)

11. Pintura (opcional)

Eines:

1. Broca elèctrica i broca de 5/16”per a la fusta

2. Serra circular

3. Polidora de potència

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

5. MATLAB o un altre programari de processament d’imatges

Si us plau, utilitzeu pràctiques segures per treballar la fusta durant aquest projecte. Hi ha un munt de varetes per tallar, de manera que heu d’estar molt concentrats i fer molts descansos

Pas 2: transformar una imatge 2D en un model 3D

Per tal de determinar les longituds de les varetes a l’escultura, haureu de fer un tractament de la imatge. He utilitzat Matlab i he publicat el codi al pas 3 d’aquest instructiu. També podeu utilitzar un altre programa de processament d’imatges.

Per visualitzar la transformació de RGB a intensitat, tinc un vídeo mostrat més amunt. S’utilitza un fals mapa de colors per mostrar la intensitat de la imatge (el vermell és d’alta intensitat i el blau de baixa intensitat). L’altre vídeo publicat anteriorment mostra la transformació d’una imatge d’intensitat 2D a un objecte 3D.

S'està carregant la imatge

La imatge del globus aerostàtic es va carregar a Matlab i es va convertir en una imatge en escala de grisos. Aquí teniu el codi per fer-ho a Matlab:

A = imread ('pilota.jpg'); % carrega la imatge al matlab

A = rgb2gray (A); % converteix RGB a escala de grisos

A = doble (A) / màx (doble (A (:))); Normalitzar la imatge en escala de grisos i convertir-la en doble

Reduir el mostreig de la imatge

La dimensió original de la imatge era de 2572 x 3873, de manera que podríeu tallar a mà moltes clavilles (tret que vulgueu fer-vos tu). Per tant, la imatge està reduïda de mostreig, de manera que hi ha molts menys píxels i, per tant, molt menys vareta per tallar. També vaig utilitzar un filtre espacial per suavitzar la imatge de manera que l’estructura semblés més contínua. Finalment, la imatge es normalitza de manera que la intensitat màxima sigui 1.

A = redimensionar (A, 0,0205); % mostra de nou la imatge fins al 2,05% de la mida de la imatge original

A = medfilt2 (A); % d'imatge suau

A = doble (A) / màx (doble (A (:))); Normalitzar la imatge en escala de grisos i convertir-la en doble

Conversió a longitud de la vareta

En aquest moment, la imatge s’emmagatzema com una matriu de 53 x 80 amb valors que oscil·len entre 0 i 1. Per convertir aquesta matriu en una que consisteix en longituds de barra de passador, la multipliqueu per l’alçada màxima que desitgeu que sigui la vostra escultura de tacs. Vaig triar 60 cm per la meva. A continuació, haureu d’afegir una mica més de longitud a la clavilla per empènyer la vareta de clavilla al tauler. Això també garanteix que els talls de la vareta no siguin massa petits. Ho he establert a 2,5 cm (1 polzada).

AmaxH = 60; % Alçada màxima de l'escultura (en cm)

drillDepth = 2,54; % De longitud addicional afegida a les varetes perquè es pugui introduir al tauler (1 polzada)

Alçada = A. * AmaxH; % Matriu d'imatges múltiples per alçada màxima per convertir la matriu d'imatge a la longitud de la vareta

Alçada = Alçada + trepant Profunditat; % Afegiu una profunditat de trepant

En aquesta part del projecte, decidireu la mida que voleu que sigui l’escultura. Podeu ajustar l’escala de la mostra inferior (ajustar l’escala a mida reduïda) i l’alçada màxima del tac. S'ha de tenir en compte el cost i el temps que voleu assumir al projecte a l'hora de seleccionar l'escala. Fins i tot l’escultura de 53 x 80 píxels que vaig construir requeria tallar 4240 barres de clavilles. Aquest projecte va trigar molt més del que pensava i desitjaria que hagués trigat més temps a tenir en compte quant reduir la mostra.

Pas 3: determinar el nombre de varetes necessàries

En aquest projecte, hi ha molts talls de varetes de llargada variable. Per tant, em va semblar un algoritme que minimitzés el nombre de varetes que heu de demanar. Després de processar la imatge, coneixereu les longituds de talls que heu de fer. També sabeu la longitud de la vareta que es pot demanar (en el meu cas, eren unes varetes de 4 peus). Vaig utilitzar un mètode numèric per resoldre aquest problema.

El meu algoritme recorre les columnes de la imatge i suma les altures. Si la següent alçada de la imatge supera la longitud dels tacs que es poden demanar (una mica menys de 4 peus per tenir en compte el tall), es saltarà. Aquest procés es continua fins que s'aconsegueix 4 peus o quan es fa un recorregut per tota la imatge. A continuació, es crea una estructura de dades que especifica la longitud dels talls que es fan per a cada vareta que demaneu, així com la ubicació d’aquesta peça a la imatge. Aquest enfocament ajuda a mantenir els talls d’una vareta a prop l’un de l’altre per no barrejar-los. No és la solució més eficaç ni exacta, però funciona.

El vídeo mostrat anteriorment explica com funciona l'algorisme de minimització i com s'emmagatzemen i mostren les dades. S'adjunta un codi per processar la imatge, minimitzar el tall de les barres de clavilles i mostrar la sortida.

Aquí teniu un resum de la meva escultura de vareta:

Dimensions de la imatge: 53 x 80

Nombre de talls: 4240

Longitud total de la vareta emprada: 76847 cm

Heu de comprar 646 varetes amb unitat de longitud de 119,92 cm

Pas 4: creació del tauler de claus per a l'escultura

Talleu la fusta contraxapada amb una serra circular o una serra de taula. Les dimensions han de coincidir amb el nombre de píxels que tingueu i l’espai que desitgeu. Per exemple, tenia 53 x 80 píxels i volia un espai d’uns 1,5 cm, de manera que la fusta contraxapada es tallava a 82,5 per 123 cm.

53 * 1,5 + 1,5 * 2 = 82,5 cm (l’1,5 * 2 és per a la vora)

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

Amb el quadrat en T ajustable, vaig dibuixar línies per a totes les files i columnes que hi hauria a l’escultura. Després vaig construir el dispositiu dissenyat per Izzy Swan per perforar un forat de 90 graus a la fusta contraxapada. Aquí teniu un enllaç al vídeo que va publicar. Aquest dispositiu funcionava molt bé per perforar forats rectes de la mateixa profunditat a tota la placa. Totes les males marques que quedaven al tauler es netejaven amb una massilla de fusta.

Un pas opcional és pintar el tauler. Vaig fer això per tapar algunes de les massilles i els punts dolents. La pintura és de les línies de nivell d’aquesta imatge. A l’escultura final és difícil veure aquesta pintura a causa de la densitat de les varetes.

Pas 5: tall de moltes varetes

A la propera part del projecte, haureu de tallar moltes varetes de tacs i fer un seguiment de la seva posició. Vaig decidir tallar cinc varetes a la vegada (em referiré a això com un feix de varetes). L'algorisme de tall que he creat mostra la longitud que cal tallar cada tac del paquet (vegeu la imatge). Vaig mesurar aquesta distància amb una regla i la vaig marcar amb un tros de cinta de pintor que s’envoltava completament al voltant del tac. Això és important, ja que impedeix que la vareta del tallador s’estelleixi quan es talla amb la serra circular. El paquet de barres de clavilles s’alinea després per tallar-lo amb la serra.

Vaig dissenyar un suport de fusta de fusta contraxapada i 2x4 barats que permetia que el paquet de barres de clavilles pogués descansar en una escletxa. Perpendicular a aquesta escletxa hi havia una guia per a la serra circular. Amb els tacs fixats al seu lloc amb cinta adhesiva, es deixa caure la serra circular al llarg de la guia per tallar tots els tacs del paquet alhora. A continuació, s’identifiquen els tacs per saber on es col·loquen les barres del tac a la clavilla. El nombre de tall era tot el necessari perquè la posició real s’emmagatzema al programa que he creat. Aquest procediment es repeteix fins que es completen tots els talls al paquet i, a continuació, es tallen cinc varetes noves. Com que hi ha tants talls, és molt important mantenir la concentració i fer molts descansos. El vídeo anterior també descriu tot el procés.

Al final, hi ha un munt de varetes per col·locar al tauler, per la qual cosa és crucial utilitzar un sistema d’etiquetatge fàcil de recordar. La imatge superior mostra només la meitat de les espigues tallades en aquest projecte.

Pas 6: col·locació de les varetes al tauler

Teniu oficialment tallat un TON de varetes. Per col·locar-los de manera eficient al tauler, pot ser útil crear uns quants taulers de subjecció temporals a partir de la fusta contraxapada barata. En una de les imatges, podeu veure un tauler de subjecció temporal que corresponia a aproximadament cinc columnes al tauler.

Les varetes tallades es van desembalar i el final es va esmolar amb paper de sorra fina. Aquesta feina és fantàstica per compartir amb un amic disposat. És una autèntica prova d’amistat. Després que el vostre amic us ajudi, heu de cuinar-los un sopar o ajudar-los amb un altre projecte de bricolatge.

Després del polit, les varetes es desplacen al tauler de subjecció temporal. La convenció d’etiquetatge i la sortida del programa Matlab s’utilitzen per situar cada tac a la posició correcta. S’afegeix una mica de cola de fusta al llarg de les vores d’uns cinc forats al llarg d’una columna del tauler. A continuació, es col·loquen al tauler les cinc clavilles corresponents. Podeu fer servir un martell per conduir completament les varetes de clavilles al tauler.

La raó per alinear diverses varetes a la vegada és assegurar-se que les “clavilles” tinguessin sentit”a la posició en què es col·locaven. Si una espiga sembla massa petita o massa curta, podeu comprovar de nou la durada del programa que es suposa que hi ha en aquesta posició. És possible que hagueu de retallar els tacs o bé podeu ajustar fins a quin punt conduïu la vareta al tauler.

Vaig repetir aquesta col·locació i alineació de barres de clavilles durant unes tres columnes alhora. També vaig dissenyar i vaig imprimir en 3D una eina d’alineació que anava al final de les varetes de taló, de manera que era més fàcil assegurar-me que les barres de rosca estiguessin rectes quan s’assecés la cola de fusta. Podeu veure que aquest adaptador s’utilitza en una de les fotos. S'adjunta un fitxer STL per a aquest adaptador. És possible que hagueu de redissenyar-lo en funció del diàmetre i de l’espaiat de la vareta.

Pas 7: Estructura acabada i alguns consells

Un cop hàgiu acabat de col·locar i alinear totes les varetes de clavilles al tauler de clavilles, la vostra escultura s'ha completat. A la part superior es mostren algunes fotos més de l’escultura de varetes que vaig construir. En la seva major part, estic content dels resultats finals. Tanmateix, hi ha alguns consells que tinc per a qualsevol persona que pensi a fer un projecte similar:

1. Penseu en fer dimensions més petites que aquesta estructura (53 x 80). Aquest projecte va ser una explosió en les etapes de planificació i va ser bastant meditatiu després de treballar tots els problemes. Tanmateix, el treball manual de vegades es va fer monòton. També em va costar molt de temps completar-la, aproximadament dos anys després del dia que vaig concebre la idea.

2. Utilitzeu varetes més gruixudes i / o reduïu l’alçada màxima de l’escultura de la vareta. Fins i tot amb l’eina d’alineació, vaig tenir dificultats per mantenir ben ben alineades les varetes. Hi haurien ajudat barres de diàmetre de major diàmetre o alçades més curtes.

3. Utilitzeu una peça de fusta de més qualitat que la fusta contraxapada per a la base de l'escut. Sota l’escultura hi ha esquerdes pel martell de les varetes massa llargues al tauler.

4. No trigueu molt a pintar el tauler; les varetes el cobreixen de totes maneres.

5. Demaneu ajuda als amics! Lijar 4000 varetes és una tasca estranya que cal completar, així que per què no compartir-la amb uns bons amics?

Bona sort!