5. Cvičení - 2. model do galerie - 3D rekonstrukce

• mračno bodů ctu_karlak_pc.zip (roh budovy ČVUT na Karlově náměstí)
• 3D rekonstrukce z programu ARC3Darc3d_model_kralovo_namesti_ctu_building_corner.zip (roh budovy ČVUT na Karlově náměstí)
• fotografie pro SketchUp srni_sketchup.zip (Sedlo na Srní)
• ukázka 3D rekonstrukce pomocí SketchUp srni_sketchup_projekt.zip (SketchUp projekt a VRML export)

Nejprve odešleme fotografie pro vytvoření 3D rekonstrukce na server rekonstrukční služby ARC3D pomocí stejnojmenného programu. Případně můžeme využít podobnou službu od Autodesku - 123D Catch. Čas strávený čekáním na zaslání zrekonstruovaného modelu si vyplníme ručním vyzkoušením procesu, který rekonstrukční služba za nás dělá automaticky (viz následující postup - Mračno bodů → trojuhelníková síť). Model získaný z rekonstrukční služby si dle druhého návodu upravíme pro potřeby virtuálních světů (LOD modelu z ARC3D). V druhé polovině cvičení získáme základní znalosti pro práci v programu SketchUp a využijeme jej pro ruční 3D rekonstrukci z fotografií.

Tento postup je vhodný pro převod hustých mračen bodů (výstup z programů typu PMVS) na trojúhelníkové sítě. Návod se nezabývá vytvořením textury z fotografií, ale popisuje převod barev z mračna bodů na výstupní trojuhelníkovou síť.

1. start programu Meshlab
2. načtení mračna bodů (stáhněte si soubor CTU_karlak_pc.zip z EDUXu)
3. výběr bodů pro rekonstrukci trojuhelníkové sítě (edit → select vertex clusters + CTRL). Tím odstraníme body které nemají být rekonstruovány a šum.
4. Pro smazání nežádoucích bodů využijeme nástroje: Filters → Selection → Invert Selection, Filters → Selection → Delete Selected Faces And Vertices (Shift + DEL)
5. Vytvoření trojuhelníkové sítě - nástroje v menu Filters → Point Set. Nejlepších výsledků dosáhneme pomocí Surface Reconstruction: Poisson. Parametr Octree Depth ovlivňuje detail rekonstrukce (více == detailněji) ale zároveň zvedá náročnost výpočtu. Solver Divide snižuje paměťovou náročnost. (zkuste postupně zvedat Depth od 6 do 12, Solver divide ponechte na 6 a se zvyšováním Depth zvyšujte o půl kroku - př: dep 6, div 6; dep 7, div 6; dep 8, div 7; dep 11, div 8 ). Samples per node ovlivňuje citlivost rekonstrukce na šum (můžete ponechat 1 nebo zvyšovat). Surface offsetting neměnit, předsazuje výslednou trojuhelníkovou síť před zdrojová mračna bodů.
6. Přenesení barevné informace z mračna bodů na trojuhelníkovou síť. Filters → Sampling → Vertex Attribute Transfer. Source mesh nastavte na zdrojové mračno bodů, Target Mesh na výslednou poisson rekonstrukci. Zaškrtněte pouze transfer color a stiskněte apply. Trojuhelníková síť se obarví dle mračna bodů.
7. Otevřete si Layer Dialog (menu View) - filtry se aplikují pouze na vybranou vrstvu nebo na všechny, pokud není žádná vrstva aktivní.
8. Použijte kombinací nástrojů výběru v mračnu bodů, práci s výběry a přenesení informace pro odstranění nadbytečných trojuhelníků vzniklých rekonstrukcí.
9. Pro snížení počtu trojuhelníků výsledného objektu můžete použít funkci filters → Remeshing, Simplification and Reconstruction → Quadric Edge Collapse Decimation
10. Proveďte export do VRML a zkontrolujte zda model odpovídá výsledkům v Meshlabu.

1. Načtěte si vlastní model získaný rekonstrukcí z programu ARC3D (model má i texturu) nebo z programu 123D Catch
2. Vytvořte si pomocí Quadric Edge Collapse Decimation 2 varianty vhodné pro VRML a vytvořte s nimi VRML - LOD model s dvěmi úrovněmi detailu (1.hrubý mesh, 2. kvalitnější mesh). Kvalitní mesh nesmí být větší v zazipované podobě než 300kB (odpovídá přibližně 10000 trojuhelníků s texturovacími souřadnicemi). Pro nižší kvalitu LOD využijte mesh s obarvenými vrcholy (bez textury), vejděte se do velikosti 50kB zazipovaného souboru. Nezapomeňte převzorkovat texturu rekonstruovaného objektu aby odpovídala požadavkům na textury použité ve VRML (velikost mocnina dvou) a na internetu (velikost v kB).
3. Pokud vám nebude správně fungovat export z MeshLabu přímo do VRML (špatné texturovací souřadnice), proveďte nejdříve export do obj a pak převeďte obj do VRML pomocí oopt nástroje viz návod z zaloha_2015 .
4. Nezapomeňte optimalizovat velikost výsledných souborů programem Chisel.
5. ukázka finálního modelu v LOD arc3d_to_lod.zip - LOD je nastaveno schválně výrazné, aby bylo vidět jak se model mění.

1. Po spuštění programu SketchUp musíme nejprve nastavit šablonu/Template - hlavně kvůli nastavení jednotek a defaultního pohledu - vybereme Default / meters
2. Nejprve si vyzkoušíme základní techniky modelování - podrobnější tutoriály a návody jsou zde: http://www.sketchup.com/intl/en/training/videos.html
   1. Vytvořte podkladový obdélník (rectangle).
   2. Obdélník vysuňte/extrudujte pomocí nástroje push / pull
   3. Pro pohyb ve scéně používejte kolečko myši (scroll, hold, hold + shift)
   4. “snapping” při modelování: orientace dle hrany / omezení vzdálenosti k bodu - stačí na chvíli najet nad bod zájmu a sketchup sám usoudí kam má provést snapping/orientaci
   5. Vytvořte si na jedné stěně obdélník představující okno a pomocí offset tool z něj vytvořte rám okna
   6. Vytvořte “rantl” okolo domečku pomocí follow me tool. (nápověda, vytvořte obrubeň dveří, spodní část obrubně rozdělte a nyní aplikujte “follow” nástroj na hrany tvořící spodek domu)
   7. Pokud potřebujete odměřit vzdálenosti nebo začít kreslit někde v prostoru, vytvořte si vodící linky pomocí tape tool / guide lines - (delete guid lines v menu, vymaže vodící linky z celé scény)
   8. Udržujte model čistý !! Nástroj guma na nepotřebné hrany.
   9. Vyberte všechny komponenty, které tvoří okno a sjednoťte je do nové komponenty: Make Component (pravé tlačítko myši)
   10. Nyní můžete celé okno zkopírovat nástroj move + CTRL == copy
   11. Vyzkoušejte použití dvojkliku u nástrojů push/pull a offset. Dvojklik způsobí aplikaci nástroje s posledním nastavením vzdálenosti.
   12. Chcete-li omezit vytváření čar v nějakém směru (constrain) můžete buď zafixovat klíčový směr najetím na hranu a zmáčknutím shift nebo stiskem šipek na klávesnici zafixujete směr na jednu z hlavních os.
   13. Dokončete dům dle vlastní fantazie

Video návod pro pozicování fotografií je na http://www.sketchup.com/intl/en/training/videos/familiar_with_gsu.html#

Použijte buď vámi pořízené fotografie nebo fotografie z podkladů pro toto cvičení (srni_sketchup.zip ).

1. Načtěte fotografii na které je vidět velká část rekonstruovaného domu (PICT1447.JPG) Camera → Match new Photo
2. Nastavte úběžníky, počátek souřadného systému a měřítko kamery (úběžníky u země nejsou vhodné, protože v těch místech budovy nejsou v rovině ale vyvažují sklon terénu). Na prvním obrázku máte znázorněné vhodné nastavení pro tuto kameru.
3. Když je kamera nastavená, potvrdťe její nastavení (tlačítko Done)
4. Vymodelujte základ scény - je potřeba začínat z počátku !! Když se nepracuje z počátku, scéna v daném pohledu vypadá korektně, ale z jiného úhlu pohledu již postrádá smysl (Obr 2 a 3).
5. Přidejte další fotografii (PICT1436.JPG) nastavte úběžníky a pokračujte s modelováním (Obr. 4).
6. Přepínání mezi pohledy se provádí klepnutím na záložky, které se přidávají na horní levý roh editačního okna automaticky s každou fotografií - tím se můžete také vrátit do původního pohledu, pokud provedete změnu pohledu pomocí kolečka myši (viz předchozí postupy).
7. Začněte model doplňovat o detaily (Obr. 5).
8. Průběžně můžete používat příkaz Project Photo - pravé tlačítko myši pro vytvoření textury z aktuální fotografie na všechny vybrané plochy (Obr. 6). Pokud jsou některé plochy vidět pouze částečně, program se zeptá zda je má rozdělit z důvodu lepšího texturování. Nepovolujte tuto možnost dokud si nejste jisti s finální geometrickou podobou modelu (dochází k rozseknutí těchto ploch a pak se s nimi špatně modeluje).
9. Texturovaný model Exportujte do VRML - varianta SketchUp Pro umožňuje export do několika formátů včetně VRML a X3D.
10. Pokud jste narazili na nějaké problémy s nastavováním kamer - podívejte se do přiloženého souboru s hotovým projektem, jak tam byly úběžníky a počátek nastaveny (srni_sketchup_projekt.zip ). Pozor - takto vzniklá rekonstrukce je pouze přibližná !! V Procesu je příliš mnoho nepřesností, takže je skoro nemožné správně nastavit dvě kamery z různých pohledů, tak aby na ně model přesně korespondoval.