Μετατρέψτε μια εικόνα σε γλυπτό με ράβδο πείρου: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Σε αυτό το έργο, μετέτρεψα μια εικόνα ενός αερόστατου σε γλυπτό με ράβδο. Η τελική δομή είναι ένας μετασχηματισμός ψηφιακών πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες σε μια φωτογραφία σε φυσικό τρισδιάστατο αντικείμενο. Κατασκεύασα το γλυπτό για να βοηθήσει στην απεικόνιση του τρόπου αποθήκευσης των εικόνων στους υπολογιστές, καθώς και στην επίδειξη της τεράστιας κλίμακας πληροφοριών σε μία μόνο εικόνα που βλέπετε σε έναν υπολογιστή. Φαίνεται επίσης δροσερό! Αυτό το διδακτικό θα περάσει από το πώς να δημιουργήσετε ένα δικό σας γλυπτό με ράβδο με πείρο με βάση την εικόνα.

Εδώ είναι η βασική ιδέα. Κάθε ψηφιακή εικόνα αποτελείται από πολλά μικροσκοπικά τετράγωνα (pixel) με κάθε τετράγωνο να έχει κάποια τιμή έντασης. Οι πολύ σκοτεινές περιοχές στη φωτογραφία έχουν εικονοστοιχεία με τιμές χαμηλής έντασης, ενώ οι περιοχές που είναι φωτεινές (π.χ. το μπαλόνι) έχουν τιμές υψηλής έντασης. Στο γλυπτό, οι τιμές έντασης σε κάθε εικονοστοιχείο της εικόνας μετατρέπονται σε ύψος ράβδου πείρου. Οι φωτεινές περιοχές έχουν υψηλό ύψος και οι σκοτεινές περιοχές έχουν χαμηλό ύψος.

Το γλυπτό που κατασκεύασα είχε διαστάσεις 82,5 x 123 x 60 cm και κόπηκαν 4230 ράβδοι πείρου (53 σειρές επί 80 στήλες). Στο τέλος, χρησιμοποίησα ράβδους πείρου αξίας σχεδόν 1/2 μιλίου, αλλά μπορείτε να κλιμακώσετε το γλυπτό σας σε όποιο μέγεθος θέλετε. Αυτό το έργο θα απαιτήσει ορισμένες δεξιότητες επεξεργασίας εικόνας και ξυλουργικής. Μια περιγραφή του παρατίθεται επίσης στον ιστότοπό μου: jrbums.com. Ευχαριστώ που το ελέγξατε!

Βήμα 1: Λίστα προμηθειών

Υλικά:

1. Πύργοι σημύδας 5/16 "x 48" - ο καθορισμός του αριθμού που θα χρειαστείτε εξηγείται στο βήμα 3, πιθανότατα θα είναι περισσότερες ράβδοι από όσες έχετε παραγγείλει σε όλη σας τη ζωή (παρήγγειλα εδώ: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. thick”χοντρό κόντρα πλακέ (νομίζω ότι χρησιμοποίησα σημύδα: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Birch-Plywood-165921/100077837)

3. Ταινία ζωγράφου

4. Κόλλα ξύλου Elmer

5. Ξύλινος στόκος

6. Μεταλλικοί σωλήνες με διάμετρο 5/16”(Για οδηγό τρυπανιού 90 μοιρών).

7. Φερμουάρ (για οδηγό τρυπανιών 90 μοιρών).

8. Φτηνό κόντρα πλακέ (Για οδηγό κυκλικού πριονιού)

9. 2 ίντσες x 4in x 96 in. Prime Kiln-Dried Whitewood Stud (Για οδηγό κυκλικού πριονιού)

10. Λεπτό χαρτί άμμου (περίπου 200 - 300 χοντρά)

11. Χρώμα (προαιρετικό)

Εργαλεία:

1. Τρυπάνι ισχύος και τρυπάνι 5/16”για ξύλο

2. Κυκλικό πριόνι

3. Λειαντικό ρεύματος

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

5. MATLAB, ή άλλο λογισμικό επεξεργασίας εικόνας

Χρησιμοποιήστε ασφαλή πρακτική ξυλουργικής κατά τη διάρκεια αυτού του έργου! Υπάρχει ένας τόνος ράβδων πείρου που πρέπει να κοπούν, οπότε πρέπει να είστε πολύ συγκεντρωμένοι και να κάνετε πολλά διαλείμματα

Βήμα 2: Μετατροπή μιας 2D εικόνας σε τρισδιάστατο μοντέλο

Για να καθορίσετε τα μήκη των ράβδων πείρου στο γλυπτό, θα πρέπει να κάνετε κάποια επεξεργασία εικόνας. Χρησιμοποίησα το Matlab και δημοσίευσα τον κώδικα στο βήμα 3 αυτού του οδηγού. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε άλλο πρόγραμμα λογισμικού επεξεργασίας εικόνας.

Για να απεικονίσω τη μετατροπή από RGB σε ένταση, έχω ένα βίντεο που εμφανίζεται παραπάνω. Ένας ψευδής χρωματικός χάρτης χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της έντασης της εικόνας (το κόκκινο είναι υψηλής έντασης και το μπλε χαμηλής έντασης). Το άλλο βίντεο που δημοσιεύτηκε παραπάνω δείχνει τη μετατροπή από μια εικόνα 2D έντασης σε ένα τρισδιάστατο αντικείμενο.

Φόρτωση της εικόνας

Η εικόνα του αερόστατου φορτώθηκε στο Matlab και μετατράπηκε σε εικόνα κλίμακας του γκρι. Ακολουθεί ο κώδικας για να το κάνετε αυτό στο Matlab:

A = imread ('ball.jpg'); % φόρτωση εικόνας στο matlab

A = rgb2gray (A); % μετατροπή RGB σε κλίμακα του γκρι

A = διπλό (A)/max (διπλό (A (:))); % ομαλοποιεί την εικόνα κλίμακας του γκρι και μετατρέπει σε διπλό

Κάτω δείγμα της εικόνας

Η αρχική διάσταση της εικόνας ήταν 2572 x 3873, σε πολλούς πείρους για κόψιμο με το χέρι (εκτός αν θέλετε να τρελαθείτε!). Ως εκ τούτου, η εικόνα είναι κάτω από το δείγμα, οπότε υπάρχουν πολύ λιγότερα εικονοστοιχεία και επομένως πολύ λιγότερη ράβδος πείρου για κοπή. Χρησιμοποίησα επίσης ένα χωρικό φίλτρο για να εξομαλύνω την εικόνα έτσι ώστε η δομή να φαίνεται πιο συνεχής. Τέλος, η εικόνα κανονικοποιείται έτσι ώστε η μέγιστη ένταση να είναι 1.

Α = μεγέθυνση (Α, 0,0205); % επαναπροσδιορισμός εικόνας σε 2,05% του μεγέθους της αρχικής εικόνας

A = medfilt2 (A); % ομαλή εικόνα

A = διπλό (A)/max (διπλό (A (:))); % ομαλοποιεί την εικόνα κλίμακας του γκρι και μετατρέπει σε διπλό

Μετατροπή σε μήκος ράβδου πείρου

Σε αυτό το σημείο, η εικόνα αποθηκεύεται ως μήτρα 53 x 80 με τιμές που κυμαίνονται από 0 έως 1. Για να μετατρέψετε αυτόν τον πίνακα σε έναν που αποτελείται από μήκη ράβδου πείρου, το πολλαπλασιάζετε με το μέγιστο ύψος που θέλετε να είναι το γλυπτό σας. Επέλεξα 60 εκατοστά για το δικό μου. Στη συνέχεια, πρέπει να προσθέσετε κάποιο επιπλέον μήκος στον πείρο για να σπρώξετε τη ράβδο πείρου στον πίνακα. Αυτό εξασφαλίζει επίσης ότι οι περικοπές της ράβδου δεν ήταν πολύ μικρές. Το έθεσα σε 2,5 εκατοστά (1 ίντσα).

AmaxH = 60; % Μέγιστο ύψος γλυπτικής (σε εκατοστά)

drillDepth = 2,54; % Πρόσθετο μήκος που προστίθεται σε ράβδους πείρου έτσι ώστε να μπορεί να ωθηθεί στην σανίδα (1 ίντσα)

Μήκος = A.*AmaxH; % Πολλαπλή μήτρα εικόνας κατά μέγιστο ύψος για μετατροπή μήτρας εικόνας σε μήκος ράβδου πείρου

Μήκος = Μήκος+τρυπάνι Βάθος; % Προσθήκη βάθους τρυπανιού

Σε αυτό το μέρος του έργου, θα αποφασίσετε πόσο μεγάλο θέλετε να είναι το γλυπτό. Μπορείτε να προσαρμόσετε την κλίμακα του κάτω δείγματος (προσαρμόστε την κλίμακα στο μέγεθος εικόνας) και το μέγιστο ύψος πείρου. Το κόστος και το πόσο καιρό θέλετε να αναλάβετε το έργο πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή της κλιμάκωσης. Ακόμη και το γλυπτό 53 x 80 pixel που κατασκεύασα απαιτούσε κοπή 4240 ράβδων πείρου! Αυτό το έργο πήρε πολύ περισσότερο χρόνο από ό, τι νόμιζα και ήθελα να είχα πάρει περισσότερο χρόνο εξετάζοντας πόσο να υποδείξω την εικόνα.

Βήμα 3: Προσδιορισμός του αριθμού των ράβδων πείρου που χρειάζονται

Σε αυτό το έργο, υπάρχουν πολλές περικοπές ράβδων πείρου μεταβλητού μήκους. Ως εκ τούτου, κατέληξα σε έναν αλγόριθμο που ελαχιστοποιεί τον αριθμό των ράβδων πείρου που πρέπει να παραγγείλετε. Μετά την επεξεργασία της εικόνας, θα γνωρίζετε τα μήκη κοπών που πρέπει να κάνετε. Γνωρίζετε επίσης το μήκος της ράβδου πείρου που μπορείτε να παραγγείλετε (στην περίπτωσή μου, ήταν ράβδοι πείρου 4 ποδιών). Χρησιμοποίησα μια αριθμητική μέθοδο για την επίλυση αυτού του προβλήματος.

Ο αλγόριθμός μου κάνει κύκλους στις στήλες της εικόνας και προσθέτει τα ύψη. Εάν το επόμενο ύψος στην εικόνα υπερβαίνει το μήκος των πείρων που μπορείτε να παραγγείλετε (λίγο λιγότερο από 4 πόδια για την κοπή), τότε παραλείπεται. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να φτάσετε τα 4 πόδια ή όταν κάνετε ποδήλατο σε ολόκληρη την εικόνα. Στη συνέχεια, δημιουργείται μια δομή δεδομένων που καθορίζει το μήκος των κοπών που γίνονται για κάθε ράβδο πείρου που παραγγέλνετε, καθώς και τη θέση αυτού του κομματιού στην εικόνα. Αυτή η προσέγγιση βοηθά να κρατηθούν οι περικοπές μιας ράβδου πείρου κοντά η μία στην άλλη, ώστε να μην αναμειχθούν. Δεν είναι η πιο αποτελεσματική και όχι ακριβής λύση, αλλά λειτουργεί.

Το παραπάνω βίντεο εξηγεί πώς λειτουργεί ο αλγόριθμος ελαχιστοποίησης και πώς αποθηκεύονται και εμφανίζονται τα δεδομένα. Επισυνάπτεται κωδικός για την επεξεργασία της εικόνας, την ελαχιστοποίηση της κοπής των ράβδων πείρου και την εμφάνιση της εξόδου.

Εδώ είναι μια περίληψη για το γλυπτό της ράβδου μου:

Διαστάσεις εικόνας: 53 x 80

Αριθμός περικοπών: 4240

Συνολικό μήκος ράβδου πείρου που χρησιμοποιείται: 76847 cm

Πρέπει να αγοράσετε 646 ράβδους πείρου με μήκος μονάδας 119,92 cm

Βήμα 4: Δημιουργία του Pegboard για τη Γλυπτική

Κόψτε το κόντρα πλακέ με ένα κυκλικό πριόνι ή επιτραπέζιο πριόνι. Οι διαστάσεις πρέπει να ταιριάζουν με τον αριθμό των pixel που έχετε και το διάστημα που επιθυμείτε. Για παράδειγμα, είχα 53 x 80 εικονοστοιχεία και ήθελα απόσταση περίπου 1,5 εκατοστών, οπότε το κόντρα πλακέ κόπηκε στα 82,5 με 123 εκατοστά.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 cm (το 1,5*2 είναι για το περίγραμμα)

80*1,5 + 1,5*2 = 123 εκ

Χρησιμοποιώντας το ρυθμιζόμενο τετράγωνο Τ, σχεδίασα γραμμές για όλη τη σειρά και τις στήλες που θα υπήρχαν στο γλυπτό. Στη συνέχεια κατασκεύασα τη συσκευή που σχεδιάστηκε από τον Izzy Swan για να ανοίξει τρύπα 90 μοιρών στο κόντρα πλακέ. Εδώ είναι ένας σύνδεσμος για το βίντεο που δημοσίευσε. Αυτή η συσκευή λειτούργησε πολύ καλά για διάτρητες ευθείες τρύπες του ίδιου βάθους σε ολόκληρο τον πίνακα. Τυχόν άσχημα σημάδια που έμειναν στον πίνακα καθαρίζονταν στη συνέχεια με ξύλινο στόκο.

Ένα προαιρετικό βήμα είναι να βάψετε τον πίνακα. Το έκανα για να καλύψω μερικά από τα στόκα και τα κακά σημεία. Ο πίνακας είναι από τις γραμμές περιγράμματος αυτής της εικόνας. Στο τελικό γλυπτό είναι δύσκολο να δει κανείς αυτόν τον πίνακα λόγω της πυκνότητας των ράβδων πείρου.

Βήμα 5: Κοπή πολλών ράβδων πείρου

Στο επόμενο μέρος του έργου, θα πρέπει να κόψετε πολλές ράβδους και να παρακολουθείτε τη θέση τους. Αποφάσισα να κόψω πέντε ράβδους πείρου τη φορά (θα αναφερθώ σε αυτό ως δέσμη ράβδων πείρου). Ο αλγόριθμος κοπής που δημιούργησα εμφανίζει το μήκος που πρέπει να κόψει κάθε πείρο στη δέσμη (δείτε την εικόνα). Μέτρησα αυτήν την απόσταση με έναν χάρακα και την σήμανα με ένα κομμάτι ταινίας ζωγράφου που τυλίχθηκε εντελώς γύρω από τον πείρο. Αυτό είναι σημαντικό επειδή εμποδίζει τη θραύση της ράβδου πείρου όταν κόβεται με το κυκλικό πριόνι. Η δέσμη των ράβδων πείρου ευθυγραμμίζεται στη συνέχεια για να κοπεί με το πριόνι.

Σχεδίασα ένα ξύλινο στήριγμα από φθηνό κόντρα πλακέ και 2Χ4 που επέτρεψε τη δέσμη των ράβδων πείρου να ακουμπήσουν σε μια σχισμή. Κάθετα σε αυτή τη σχισμή υπήρχε ένας οδηγός για το κυκλικό πριόνι. Με τους πείρους ασφαλισμένους στη θέση τους με ταινία, το κυκλικό πριόνι πέφτει κατά μήκος του οδηγού για να κόψει όλα τα πείρα στη δέσμη ταυτόχρονα. Στη συνέχεια, οι πείροι επισημαίνονται έτσι ώστε να γνωρίζετε πού θα τοποθετηθούν οι ράβδοι του πείρου στο σανίδι. Ο αριθμός κοπής ήταν το μόνο που απαιτήθηκε επειδή η πραγματική θέση είναι αποθηκευμένη στο πρόγραμμα που δημιούργησα. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου ολοκληρωθούν όλες οι περικοπές στη δέσμη και στη συνέχεια κόβονται πέντε νέες ράβδοι πείρου. Επειδή υπάρχουν πολλές περικοπές, είναι πολύ σημαντικό να παραμείνετε συγκεντρωμένοι και να κάνετε πολλά διαλείμματα. Το παραπάνω βίντεο περιγράφει επίσης ολόκληρη τη διαδικασία.

Στο τέλος, υπάρχει ένας τόνος ράβδων πείρου για τοποθέτηση στον πίνακα, οπότε είναι ζωτικής σημασίας να χρησιμοποιείτε ένα σύστημα ετικετών που θυμάται εύκολα. Η παραπάνω εικόνα δείχνει μόνο τους μισούς πείρους που έχουν κοπεί σε αυτό το έργο!

Βήμα 6: Τοποθέτηση των ράβδων πείρου στον πίνακα

Έχετε επίσημα κομμένο έναν ΤΟΝ ράβδων πείρου. Προκειμένου να τα τοποθετήσετε αποτελεσματικά στον πίνακα, μπορεί να είναι χρήσιμο να δημιουργήσετε μερικές προσωρινές σανίδες συγκράτησης από το φθηνό κόντρα πλακέ. Σε μία από τις εικόνες, μπορείτε να δείτε έναν προσωρινό πίνακα συγκράτησης που αντιστοιχούσε σε περίπου πέντε περίπου στήλες στο pegboard.

Οι κομμένες ράβδοι πείρου αποσυσκευάστηκαν και το άκρο τρίφτηκε με λεπτό χαρτί άμμου. Αυτή η δουλειά είναι υπέροχη για να μοιραστείτε με έναν πρόθυμο φίλο. Είναι μια πραγματική δοκιμασία φιλίας. Αφού ο φίλος σας βοηθήσει, πρέπει να του μαγειρέψετε ένα δείπνο ή να τον βοηθήσετε σε ένα άλλο έργο DIY.

Μετά το τρίψιμο, οι ράβδοι πείρου μετακινούνται στην προσωρινή σανίδα συγκράτησης. Η σύμβαση επισήμανσης και η έξοδος του προγράμματος Matlab χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση κάθε πείρου στη σωστή θέση. Ένα κομμάτι κόλλα ξύλου προστίθεται κατά μήκος των άκρων περίπου πέντε οπών κατά μήκος μιας στήλης στο μαυροπίνακα. Οι αντίστοιχοι πέντε πείροι τοποθετούνται στη συνέχεια στον πίνακα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα σφυρί για να οδηγήσετε εντελώς τις ράβδους πείρου στον πίνακα.

Ο λόγος για την ευθυγράμμιση αρκετών ράβδων πείρου ταυτόχρονα είναι να βεβαιωθείτε ότι οι πείροι "έκαναν νόημα" στη θέση που τοποθετήθηκαν. Εάν ένας πείρος φαίνεται πολύ μικρός ή πολύ σύντομος, μπορείτε να ελέγξετε ξανά το πρόγραμμα για το μήκος που υποτίθεται ότι βρίσκεται σε αυτήν τη θέση. Mayσως χρειαστεί να επανατοποθετήσετε πείρους ή μπορείτε να ρυθμίσετε πόσο μακριά οδηγείτε τη ράβδο πείρου στον πίνακα.

Επανέλαβα αυτήν την τοποθέτηση και ευθυγράμμιση των ράβδων πείρου για περίπου τρεις στήλες κάθε φορά. Επίσης σχεδίασα και εκτύπωσα 3D ένα εργαλείο ευθυγράμμισης που βρισκόταν στο τέλος των ράβδων πείρου, οπότε ήταν ευκολότερο να διασφαλιστεί ότι οι ράβδοι πείρου ήταν ίσια όταν στεγνώσει η κόλλα ξύλου. Μπορείτε να δείτε αυτόν τον προσαρμογέα να χρησιμοποιείται σε μία από τις φωτογραφίες. Επισυνάπτεται ένα αρχείο STL για αυτόν τον προσαρμογέα. Mayσως χρειαστεί να επανασχεδιάσετε ανάλογα με τη διάμετρο και την απόσταση της ράβδου πείρου.

Βήμα 7: Ολοκληρωμένη δομή και ορισμένες συμβουλές

Μόλις τελειώσετε με την τοποθέτηση και την ευθυγράμμιση όλων των ράβδων πείρου στο πέγκο, το γλυπτό σας είναι πλήρες! Παρακάτω φαίνονται μερικές ακόμη φωτογραφίες από το γλυπτό της ράβδου με πείρους που κατασκεύασα. Ως επί το πλείστον, είμαι ευχαριστημένος με τα τελικά αποτελέσματα. Ωστόσο, υπάρχουν μερικές συμβουλές που έχω για όποιον σκέφτεται να κάνει ένα παρόμοιο έργο:

1. Εξετάστε το ενδεχόμενο να κάνετε μικρότερες διαστάσεις από αυτήν τη δομή (53 x 80). Αυτό το έργο ήταν μια έκρηξη στα στάδια του σχεδιασμού και ήταν αρκετά στοχαστικό μετά την επεξεργασία όλων των συστροφών. Ωστόσο, η χειρωνακτική εργασία μερικές φορές έγινε μονότονη. Μου πήρε επίσης πολύ χρόνο για να ολοκληρώσω, περίπου δύο χρόνια μετά την ημέρα που συνέλαβα την ιδέα!

2. Χρησιμοποιήστε παχύτερες ράβδους πείρου και/ή κάντε το μέγιστο ύψος του γλυπτού ράβδου πείρου μικρότερο. Ακόμα και με το εργαλείο ευθυγράμμισης, δυσκολεύτηκα να κρατήσω καλά τις ράβδους πείρου ευθυγραμμισμένες. Οι ράβδοι πείρου μεγαλύτερης διαμέτρου ή μικρότερα ύψη θα βοηθούσαν.

3. Χρησιμοποιήστε ένα κομμάτι ξύλου υψηλότερης ποιότητας από το κόντρα πλακέ για τη βάση του pegboard του γλυπτού. Κάτω από το γλυπτό υπάρχουν ρωγμές από τη σφυρηλάτηση των ράβδων πείρου πολύ μακριά στον πίνακα.

4. Μην αφιερώνετε πολύ χρόνο στη ζωγραφική της σανίδας. οι ράβδοι πείρου καλύπτουν τα περισσότερα έτσι κι αλλιώς.

5. Ζητήστε βοήθεια από φίλους! Το τρίψιμο 4000 ράβδων πείρου είναι ένα περίεργο έργο που πρέπει να ολοκληρωθεί, οπότε γιατί να μην το μοιραστείτε με μερικούς καλούς φίλους.

Καλή τύχη!