Trasforma un'immagine in una scultura con asta di tassello: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

In questo progetto, ho convertito l'immagine di una mongolfiera in una scultura con un tassello. La struttura finale è una trasformazione delle informazioni digitali memorizzate in una foto in un oggetto fisico 3D. Ho costruito la scultura per aiutare a visualizzare come le immagini sono memorizzate sui computer, oltre a dimostrare l'enorme scala di informazioni in una sola immagine che vedi su un computer. Sembra anche bello! Questo tutorial spiegherà come costruire una tua scultura di asta di tassello basata su immagini.

Ecco l'idea di base. Ogni immagine digitale è composta da tanti piccoli quadrati (pixel) a ogni quadrato assegnato un valore di intensità. Le regioni molto scure nella foto hanno pixel con valori di bassa intensità, mentre le regioni luminose (ad esempio il fumetto) hanno valori di alta intensità. Nella scultura, i valori di intensità in corrispondenza di ciascun pixel dell'immagine vengono convertiti in un'altezza dell'asta di riferimento. Le regioni luminose hanno un'altezza elevata e le regioni scure hanno un'altezza bassa.

La scultura che ho costruito aveva dimensioni di 82,5 x 123 x 60 cm e sono stati tagliati 4230 tasselli (53 righe per 80 colonne). Alla fine, ho usato quasi 1/2 miglio di bacchette per tasselli, ma puoi ridimensionare la tua scultura a qualsiasi dimensione desideri. Questo progetto richiederà alcune abilità di elaborazione delle immagini e falegnameria. Una descrizione di esso è anche elencata sul mio sito Web: jrbums.com. Grazie per averlo controllato!

Passaggio 1: elenco dei rifornimenti

Materiali:

1. Tasselli di betulla da 5/16" x 48" – la determinazione del numero di cui hai bisogno è spiegata nel passaggio 3, probabilmente saranno più bacchette di tasselli di quelle che hai ordinato in tutta la tua vita (ho ordinato qui: https://www. cincinnatidowel.com/)

2. Compensato spesso ¾ (penso di aver usato la betulla: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Compensato di Betulla-165921/100077837)

3. Nastro del pittore

4. La colla per legno di Elmer

5. Stucco per legno

6. Tubo metallico con diametro 5/16 (per guida trapano a 90 gradi).

7. Fascette (per guida trapano a 90 gradi).

8. Compensato economico (per guida per sega circolare)

9. 2 pollici x 4 pollici x 96 pollici. Prigioniero in legno bianco essiccato in forno (per guida per sega circolare)

10. Carta vetrata fine (circa 200 - 300 grana)

11. Vernice (opzionale)

Utensili:

1. Trapano elettrico e punta da trapano da 5/16 per legno

2. Sega circolare

3. Levigatrice elettrica

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

5. MATLAB o un altro software di elaborazione delle immagini

Si prega di utilizzare pratiche di lavorazione del legno sicure durante questo progetto! Ci sono un sacco di bacchette da tagliare, quindi devi essere molto concentrato e fare molte pause

Passaggio 2: trasformare un'immagine 2D in un modello 3D

Per determinare le lunghezze delle aste dei tasselli nella scultura, dovrai eseguire un'elaborazione dell'immagine. Ho usato Matlab e ho pubblicato il codice nel passaggio 3 di questa istruzione. Puoi anche usare un altro software di elaborazione delle immagini.

Per visualizzare la trasformazione da RGB a intensità, ho un video mostrato sopra. Viene utilizzata una falsa mappa dei colori per visualizzare l'intensità dell'immagine (il rosso è ad alta intensità e il blu è a bassa intensità). L'altro video pubblicato sopra mostra la trasformazione da un'immagine di intensità 2D a un oggetto 3D.

Caricamento dell'immagine

L'immagine della mongolfiera è stata caricata in Matlab e convertita in un'immagine in scala di grigi. Ecco il codice per farlo in Matlab:

A = imread('ball.jpg'); % carica l'immagine in matlab

A = rgb2grigio(A); % converte RGB in scala di grigi

A = doppio(A)/max(doppio(A(:))); % normalizza l'immagine in scala di grigi e converti in doppia

Sottocampionare l'immagine

La dimensione originale dell'immagine era 2572 x 3873, così tanti tasselli da tagliare a mano (a meno che non si voglia impazzire!). Pertanto, l'immagine viene sottoposta a downsampling in modo che ci siano molti meno pixel e quindi molto meno tasselli da tagliare. Ho anche usato un filtro spaziale per smussare l'immagine in modo che la struttura appaia più continua. Infine, l'immagine viene normalizzata in modo che l'intensità massima sia 1.

A = imresize(A, 0,0205); % ricampionare l'immagine al 2,05% della dimensione dell'immagine originale

A = filtro medio2(A); % immagine liscia

A = doppio(A)/max(doppio(A(:))); % normalizza l'immagine in scala di grigi e converti in doppia

Conversione in lunghezza dell'asta di riferimento

A questo punto, l'immagine viene memorizzata come una matrice 53 x 80 con valori che vanno da 0 a 1. Per convertire questa matrice in una composta da lunghezze di aste di tasselli, la si moltiplica per l'altezza massima che si desidera che sia la scultura di tasselli. Ho scelto 60 cm per il mio. È quindi necessario aggiungere una lunghezza extra al tassello per spingere l'asta del tassello nella tavola. Ciò garantisce anche che i tagli delle aste di tassello non fossero troppo piccoli. L'ho impostato su 2,5 cm (1 pollice).

AmaxH=60; % Altezza massima della scultura (in cm)

drillDepth=2.54; % Lunghezza aggiuntiva aggiunta alle aste di riferimento in modo che possa essere spinta nella tavola (1 pollice)

Alunghezza=A.*AmaxH; % Matrice di immagini multiple per altezza massima per convertire la matrice dell'immagine in lunghezza dell'asta di riferimento

Alength=Alength+drillDepth; % Aggiungi profondità di foratura

In questa parte del progetto, deciderai quanto grande vuoi che sia la scultura. È possibile regolare la scala del downsampling (regolare la scala in imresize) e l'altezza massima del tassello. Quando si seleziona il ridimensionamento, è necessario considerare il costo e la durata del progetto. Anche la scultura di 53 x 80 pixel che ho costruito ha richiesto il taglio di 4240 aste di tasselli! Questo progetto ha richiesto molto più tempo di quanto pensassi e avrei voluto impiegare più tempo considerando quanto sottocampionare l'immagine.

Passaggio 3: determinazione del numero di barre di riferimento necessarie

In questo progetto sono presenti molti tagli di spine di lunghezza variabile. Pertanto, ho ideato un algoritmo che riduce al minimo il numero di aste di riferimento che è necessario ordinare. Dopo aver elaborato l'immagine, conoscerai la lunghezza dei tagli che devi eseguire. Conosci anche la lunghezza dell'asta di centraggio che può essere ordinata (nel mio caso, erano aste di centraggio di 4 piedi). Ho usato un metodo numerico per risolvere questo problema.

Il mio algoritmo scorre le colonne nell'immagine e somma le altezze. Se l'altezza successiva nell'immagine supera la lunghezza dei tasselli che possono essere ordinati (poco meno di 4 piedi per tenere conto del taglio), viene saltata. Questo processo viene continuato fino a raggiungere i 4 piedi o quando si scorre l'intera immagine. Viene quindi creata una struttura dati che specifica la lunghezza dei tagli che vengono eseguiti per ogni barra di riferimento ordinata, nonché la posizione di quel pezzo nell'immagine. Questo approccio aiuta a mantenere i tagli di un tassello vicini l'uno all'altro in modo da non confonderli. Non è la soluzione più efficiente e non esatta, ma funziona.

Il video mostrato sopra spiega come funziona l'algoritmo di minimizzazione e come i dati vengono archiviati e visualizzati. Viene allegato il codice per l'elaborazione dell'immagine, la riduzione al minimo del taglio delle aste dei tasselli e la visualizzazione dell'output.

Ecco un riassunto per la mia scultura con asta di tassello:

Dimensioni immagine: 53 x 80

Numero di tagli: 4240

Lunghezza totale del tassello utilizzato: 76847 cm

È necessario acquistare 646 tasselli con lunghezza unitaria di 119,92 cm

Passaggio 4: creazione del pannello forato per la scultura

Tagliare il compensato con una sega circolare o una sega da banco. Le dimensioni devono corrispondere al numero di pixel che hai e alla spaziatura che desideri. Ad esempio, avevo 53 x 80 pixel e volevo una spaziatura di circa 1,5 cm, quindi il compensato è stato tagliato a 82,5 x 123 cm.

53*1.5 + 1.5*2 = 82.5 cm (l'1.5*2 è per il bordo)

80*1.5 + 1.5*2 = 123 cm

Usando il quadrato a T regolabile, ho disegnato le linee per tutte le righe e le colonne che sarebbero state nella scultura. Ho quindi costruito il dispositivo progettato da Izzy Swan per praticare un foro di 90 gradi nel compensato. Ecco un link al video che ha pubblicato. Questo dispositivo ha funzionato molto bene per praticare fori diritti della stessa profondità su tutta la tavola. Eventuali brutti segni lasciati sulla tavola sono stati poi ripuliti con stucco per legno.

Un passaggio facoltativo è quello di dipingere la tavola. L'ho fatto per coprire alcuni dei punti sporchi e brutti. Il dipinto è delle linee di contorno di questa immagine. Nella scultura finale è difficile vedere questo dipinto a causa della densità dei tasselli.

Passaggio 5: tagliare molte aste di centraggio

Nella parte successiva del progetto, dovrai tagliare molte aste di tasselli e tenere traccia della loro posizione. Ho deciso di tagliare cinque bacchette per tasselli alla volta (mi riferirò a questo come un fascio di bacchette per tasselli). L'algoritmo di taglio che ho creato mostra la lunghezza che ogni tassello nel fascio deve essere tagliato (vedi l'immagine). Ho misurato questa distanza con un righello e l'ho segnata con un pezzo di nastro adesivo che avvolgeva completamente il tassello. Questo è importante perché impedisce che l'asta del tassello si scheggi quando viene tagliata con la sega circolare. Il fascio di spine viene quindi allineato per essere tagliato con la sega.

Ho progettato un supporto di legno con compensato economico e 2x4 che ha permesso al fascio di aste di tassello di riposare in una fessura. Perpendicolare a questa fessura c'era una guida per la sega circolare. Con i tasselli fissati con del nastro adesivo, la sega circolare viene fatta cadere lungo la guida per tagliare tutti i tasselli nel fascio contemporaneamente. I tasselli vengono quindi etichettati in modo da sapere dove verranno posizionate le aste dei tasselli nel pannello forato. Il numero di taglio era tutto ciò che era richiesto perché la posizione effettiva è memorizzata nel programma che ho creato. Questa procedura viene ripetuta fino al completamento di tutti i tagli nel fascio, quindi vengono tagliate cinque nuove aste di tassello. Poiché ci sono così tanti tagli, è molto importante rimanere concentrati e fare molte pause. Il video qui sopra descrive anche l'intero processo.

Alla fine, ci sono un sacco di bacchette per tasselli da posizionare nel tabellone, quindi è fondamentale utilizzare un sistema di etichettatura facile da ricordare. L'immagine sopra mostra solo la metà dei tasselli tagliati in questo progetto!

Passaggio 6: posizionare le aste di riferimento nella tavola

Hai ufficialmente una tonnellata di aste per tasselli tagliati. Per posizionarli in modo efficiente nella tavola, può essere utile creare alcune tavole di supporto temporanee dal compensato economico. In una delle immagini, puoi vedere un pannello di supporto temporaneo che corrispondeva a circa cinque colonne nel pannello forato.

Le aste dei tasselli tagliate sono state disimballate e l'estremità è stata levigata con carta vetrata fine. Questo lavoro è fantastico da condividere con un amico disponibile. È una vera prova di amicizia. Dopo che il tuo amico ti ha aiutato, devi preparargli una cena o aiutarlo con un altro progetto fai-da-te.

Dopo la levigatura, le aste dei tasselli vengono spostate sul pannello di supporto temporaneo. La convenzione di etichettatura e l'output del programma Matlab vengono utilizzati per posizionare ciascun tassello nella posizione corretta. Una piccola quantità di colla per legno viene aggiunta lungo i bordi di circa cinque fori lungo una colonna nel pannello forato. I cinque tasselli corrispondenti vengono quindi posizionati nel tabellone. Puoi usare un martello per guidare completamente le aste di tassello nella tavola.

Il motivo per allineare più aste di tasselli alla volta è assicurarsi che i tasselli "avessero senso" nella posizione in cui venivano posizionati. Se un tassello sembra troppo piccolo o troppo corto, puoi ricontrollare il programma per la lunghezza che dovrebbe essere in quella posizione. Potrebbe essere necessario tagliare nuovamente i tasselli o regolare fino a che punto si spinge l'asta del tassello nella tavola.

Ho ripetuto questo posizionamento e allineamento delle aste di riferimento per circa tre colonne alla volta. Ho anche progettato e stampato in 3D uno strumento di allineamento che andava all'estremità delle aste dei tasselli, quindi era più facile garantire che le aste dei tasselli fossero dritte quando la colla per legno si asciugava. Puoi vedere questo adattatore utilizzato in una delle foto. È allegato un file STL per questo adattatore. Potrebbe essere necessario riprogettare a seconda del diametro e della spaziatura dell'asta di riferimento.

Passaggio 7: struttura finita e alcuni consigli

Una volta che hai finito di posizionare e allineare tutte le aste di tassello nel pannello forato, la tua scultura è completa! Sopra sono mostrate alcune altre foto della scultura con asta di tasselli che ho costruito. Per la maggior parte, sono contento dei risultati finali. Tuttavia, ci sono alcuni consigli che ho per chiunque stia pensando di realizzare un progetto simile:

1. Considera di fare dimensioni più piccole di questa struttura (53 x 80). Questo progetto è stato un vero spasso nelle fasi di pianificazione ed è stato piuttosto meditativo dopo che tutti i nodi sono stati risolti. Tuttavia, il lavoro manuale a volte diventava monotono. Mi ci è voluto anche molto tempo per completarlo, circa due anni dopo il giorno in cui ho concepito l'idea!

2. Utilizzare barre di centraggio più spesse e/o accorciare l'altezza massima della scultura dell'asta di centraggio. Anche con lo strumento di allineamento, ho avuto difficoltà a mantenere le aste dei tasselli ben allineate. Aste di tassello di diametro maggiore o altezze più corte avrebbero aiutato.

3. Utilizzare un pezzo di legno di qualità superiore rispetto al compensato per la base del pannello forato della scultura. Sotto la scultura ci sono crepe dovute al martellamento delle aste dei tasselli troppo in profondità nella tavola.

4. Non impiegare molto tempo a dipingere il pannello forato; le aste dei tasselli lo ricoprono comunque per la maggior parte.

5. Chiedi aiuto agli amici! Levigare 4000 tasselli è un compito strano da completare, quindi perché non condividerlo con alcuni buoni amici.

Buona fortuna!