照片和扫描建模软件有哪些?

一、基于照片的3D建模软件

 

从物体的照片来进行3D模型的构建,是计算机图形学和计算机视觉的一大研究方向,称为基于图像的几何建模(Image based modeling)。这种技术已逐渐成熟且走向实用阶段,目前,市场上有软件能够让用户拿着普通相机或者手机对着要建模的实物从不同视角拍摄若干照片,然后软件就能根据这些照片自动地生成相应的3D模型。这种基于图片的建模技术提供给了非专业建模人士来构建3D模型的工具。

 

1.       Autodesk 123D

Autodesk公司最近发布了一套平民级的建模软件Autodesk 123D,用户不需复杂的专业知识,只要为物体从不同的视角拍摄几张照片,该软件就能自动地为其生成3D模型,而且软件是完全免费的。


(1)    Autodesk 123D Design 是一款免费的3D CAD 工具,用户可以使用一些简单的图形来设计、创建、编辑三维模型,或者在一个已有的模型上进行修改。

 

(2)    Autodesk 123D Catch是建模软件的重点,用户使用相机或手机来从不同角度拍摄物体、人物或场景,然后上传到云,然后该软件利用云计算的强大计算能力,可将数码照片中几分钟的时间内转换为3D模型,而且还自动带上纹理信息。我们试用过几次,感觉它的使用还是很方便的。但是其生成的3D几何的细节不多,主要是通过纹理信息来表现真实感的。有时软件也会失败,生成的几何是不正确的。


(3)    Autodesk 123D Make是将3D模型转换为2D的切割图案,用户可利用硬纸板、木料、金属或塑料等低成本材料将这些图案迅速拼装成实物,从而再现原来的数字化模型。这让用户能够“制造”出所造的3D模型,有点像3D打印的雏形。


(4)    Autodesk 123D Sculpt是一款运行在iPad上的3D雕刻软件,通过绘画的方式在模型上雕刻几何细节。

 

2.       3DSOM Pro

3DSOM Pro是一款从高质量的照片来生成3D建模的软件,它可以通过一个真实物体的照片来进行3D建模,并且制作的模型可以在网络上以交互的方式呈现。

 

3。       PhotoSynth

微软开发了一款产品PhotoSynth,可将大量的照片做3D处理,但是它不是真正创建3D模型,而是根据照片之间的相机参数及空间对应关系,建构一个虚拟的3D场景,使得用户能够在从不同角度和位置来查看该场景,而显示的场景图像是由给定的照片所合成的。而就在几天前,2017年2月6日,微软宣布关闭PhotoSynth服务。


从多幅不同角度拍摄的照片来重建3D物体,从技术原理上来讲是可行的,但是由于算法的一些步骤,比如图像中物体特征点的检测和匹配,相机参数的估计等,还会出现不太正确的结果,使得重建结果有时不够稳定,甚至不正确。随着技术和计算能力的不断发展,相信这些会逐步得到解决。到时,从照片来重建3D模型的技术可能是最为方便的3D建模技术了,因为人人都有手机,随时都可以拍照上传到云端来构建3D模型。如果有了大数据库的支持,从单张照片来构建3D模型也是可能的。

 

二、 基于扫描(逆向设计)的3D建模软件

 

3D扫描也是3D数据和3D建模的重要来源,特别是随着深度相机的普及及扫描仪的价格迅速下降,人们采集三维数据变得容易,从采集到的三维点云来重建三维模型的软件也越来越多。

 

1.       Geomagic

Geomagic (俗称“杰魔”) 包括系列软件Geomagic Studio、Geomagic Qualify和Geomagic Piano。其中Geomagic Studio是被广泛使用的逆向工程软件,具有下述所有特点:确保完美无缺的多边形和 NURBS 模型处理复杂形状或自由曲面形状时,生产效率比传统 CAD软件提高数倍;可与主要的三维扫描设备和CAD/CAM软件进行集成;能够作为一个独立的应用程序运用于快速制造,或者作为对CAD软件的补充。


2.       RapidForm

RapidForm是韩国INUS公司出品的逆向工程软件,提供了新一代运算模式,可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面,使它成为 3D扫描数据的最佳化的接口,是很多3D扫描仪的OEM软件。

 

3.       ReconstructMe

ProFactor公司开发的ReconstructMe是一个功能强大且易于使用的三维重建软件,能够使用微软的Kinect或华硕的Xtion进行实时3D场景扫描(核心算法是Kinect Fusion),几分钟就可以完成一张全彩3D场景。ReconstructMeQt提供了一个实时三维重建利用ReconstructMe SDK(开源)的图形用户界面。


另外,法国ManCTL公司开发的Skanect为Mac平台的第一款3D 扫描软件,也支持者华硕的Xtion或者微软的Kinect进行实时3D 扫描。

 

4.       Artec Studio

Artec公司出品的Artec Eva, Artec Spider等手持式的结构光3D扫描仪,重量轻且易于使用,成为许多3D体验馆扫描物体的首选产品。同时,Artec公司还开发了一款软件Artec Studio,可以和微软的Kinect或华硕的 Xtion以及其他厂商的体感周边外设配合使用,使其成为三维扫描仪。Kinect通过Artec Studio可以完成模型扫描,然后进行后期处理,填补漏洞、清理数据、进行测量、导出数据等。

 

5.       PolyWorks

PolyWorks是加拿大InnovMetric公司开发的点云处理软件,提供工程和制造业3D测量解决方案,包含点云扫描、尺寸分析与比较、CAD和逆向工程等功能。

 

注:全球四大逆向工程软件除了Geomagic Studio和RapidForm外,还包括ImageWare和CopyCAD,有兴趣的读者可以到网上去找相关资料了解。