一、基于照片的3D建模軟件

?

從物體的照片來進(jìn)行3D模型的構(gòu)建，是計算機(jī)圖形學(xué)和計算機(jī)視覺的一大研究方向，稱為基于圖像的幾何建模(Image based modeling)。這種技術(shù)已逐漸成熟且走向?qū)嵱秒A段，目前，市場上有軟件能夠讓用戶拿著普通相機(jī)或者手機(jī)對著要建模的實物從不同視角拍攝若干照片，然后軟件就能根據(jù)這些照片自動地生成相應(yīng)的3D模型。這種基于圖片的建模技術(shù)提供給了非專業(yè)建模人士來構(gòu)建3D模型的工具。

?

1. ??????Autodesk 123D

Autodesk公司最近發(fā)布了一套平民級的建模軟件Autodesk 123D，用戶不需復(fù)雜的專業(yè)知識，只要為物體從不同的視角拍攝幾張照片，該軟件就能自動地為其生成3D模型，而且軟件是完全免費(fèi)的。

(1) ???Autodesk 123D Design 是一款免費(fèi)的3D CAD 工具，用戶可以使用一些簡單的圖形來設(shè)計、創(chuàng)建、編輯三維模型，或者在一個已有的模型上進(jìn)行修改。

?

(2) ???Autodesk 123D Catch是建模軟件的重點，用戶使用相機(jī)或手機(jī)來從不同角度拍攝物體、人物或場景，然后上傳到云，然后該軟件利用云計算的強(qiáng)大計算能力，可將數(shù)碼照片中幾分鐘的時間內(nèi)轉(zhuǎn)換為3D模型，而且還自動帶上紋理信息。我們試用過幾次，感覺它的使用還是很方便的。但是其生成的3D幾何的細(xì)節(jié)不多，主要是通過紋理信息來表現(xiàn)真實感的。有時軟件也會失敗，生成的幾何是不正確的。

(3) ???Autodesk 123D Make是將3D模型轉(zhuǎn)換為2D的切割圖案，用戶可利用硬紙板、木料、金屬或塑料等低成本材料將這些圖案迅速拼裝成實物，從而再現(xiàn)原來的數(shù)字化模型。這讓用戶能夠“制造”出所造的3D模型，有點像3D打印的雛形。

(4) ???Autodesk 123D Sculpt是一款運(yùn)行在iPad上的3D雕刻軟件，通過繪畫的方式在模型上雕刻幾何細(xì)節(jié)。

?

2. ??????3DSOM Pro

3DSOM Pro是一款從高質(zhì)量的照片來生成3D建模的軟件，它可以通過一個真實物體的照片來進(jìn)行3D建模，并且制作的模型可以在網(wǎng)絡(luò)上以交互的方式呈現(xiàn)。

?

3. ??????PhotoSynth

微軟開發(fā)了一款產(chǎn)品PhotoSynth，可將大量的照片做3D處理，但是它不是真正創(chuàng)建3D模型，而是根據(jù)照片之間的相機(jī)參數(shù)及空間對應(yīng)關(guān)系，建構(gòu)一個虛擬的3D場景，使得用戶能夠在從不同角度和位置來查看該場景，而顯示的場景圖像是由給定的照片所合成的。而就在幾天前，2017年2月6日，微軟宣布關(guān)閉PhotoSynth服務(wù)。

從多幅不同角度拍攝的照片來重建3D物體，從技術(shù)原理上來講是可行的，但是由于算法的一些步驟，比如圖像中物體特征點的檢測和匹配，相機(jī)參數(shù)的估計等，還會出現(xiàn)不太正確的結(jié)果，使得重建結(jié)果有時不夠穩(wěn)定，甚至不正確。隨著技術(shù)和計算能力的不斷發(fā)展，相信這些會逐步得到解決。到時，從照片來重建3D模型的技術(shù)可能是最為方便的3D建模技術(shù)了，因為人人都有手機(jī)，隨時都可以拍照上傳到云端來構(gòu)建3D模型。如果有了大數(shù)據(jù)庫的支持，從單張照片來構(gòu)建3D模型也是可能的。

?

二、 基于掃描（逆向設(shè)計）的3D建模軟件

?

3D掃描也是3D數(shù)據(jù)和3D建模的重要來源，特別是隨著深度相機(jī)的普及及掃描儀的價格迅速下降，人們采集三維數(shù)據(jù)變得容易，從采集到的三維點云來重建三維模型的軟件也越來越多。

?

1. ??????Geomagic

Geomagic (俗稱“杰魔”) 包括系列軟件Geomagic Studio、Geomagic Qualify和Geomagic Piano。其中Geomagic Studio是被廣泛使用的逆向工程軟件，具有下述所有特點：確保完美無缺的多邊形和 NURBS 模型處理復(fù)雜形狀或自由曲面形狀時，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng) CAD軟件提高數(shù)倍；可與主要的三維掃描設(shè)備和CAD/CAM軟件進(jìn)行集成；能夠作為一個獨立的應(yīng)用程序運(yùn)用于快速制造，或者作為對CAD軟件的補(bǔ)充。

2. ??????RapidForm

RapidForm是韓國INUS公司出品的逆向工程軟件，提供了新一代運(yùn)算模式，可實時將點云數(shù)據(jù)運(yùn)算出無接縫的多邊形曲面，使它成為 3D掃描數(shù)據(jù)的最佳化的接口，是很多3D掃描儀的OEM軟件。

?

3. ??????ReconstructMe

ProFactor公司開發(fā)的ReconstructMe是一個功能強(qiáng)大且易于使用的三維重建軟件，能夠使用微軟的Kinect或華碩的Xtion進(jìn)行實時3D場景掃描（核心算法是Kinect Fusion），幾分鐘就可以完成一張全彩3D場景。ReconstructMeQt提供了一個實時三維重建利用ReconstructMe SDK（開源）的圖形用戶界面。

另外，法國ManCTL公司開發(fā)的Skanect為Mac平臺的第一款3D 掃描軟件，也支持者華碩的Xtion或者微軟的Kinect進(jìn)行實時3D 掃描。

?

4. ??????Artec Studio

Artec公司出品的Artec Eva, Artec Spider等手持式的結(jié)構(gòu)光3D掃描儀，重量輕且易于使用，成為許多3D體驗館掃描物體的首選產(chǎn)品。同時，Artec公司還開發(fā)了一款軟件Artec Studio，可以和微軟的Kinect或華碩的 Xtion以及其他廠商的體感周邊外設(shè)配合使用，使其成為三維掃描儀。Kinect通過Artec Studio可以完成模型掃描，然后進(jìn)行后期處理，填補(bǔ)漏洞、清理數(shù)據(jù)、進(jìn)行測量、導(dǎo)出數(shù)據(jù)等。

?

5. ??????PolyWorks

PolyWorks是加拿大InnovMetric公司開發(fā)的點云處理軟件，提供工程和制造業(yè)3D測量解決方案，包含點云掃描、尺寸分析與比較、CAD和逆向工程等功能。

?

注：全球四大逆向工程軟件除了Geomagic Studio和RapidForm外，還包括ImageWare和CopyCAD，有興趣的讀者可以到網(wǎng)上去找相關(guān)資料了解。

?

?