Transformér et billede til en dyvelstangskulptur: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

I dette projekt konverterede jeg et billede af en varmluftsballon til en skulptur af dyvelstænger. Den endelige struktur er en transformation af digital information, der er gemt på et foto, til et fysisk 3D -objekt. Jeg konstruerede skulpturen for at hjælpe med at visualisere, hvordan billeder gemmes på computere, samt demonstrere den enorme informationsskala på bare et enkelt billede, som du ser på en computer. Det ser også fedt ud! Denne instruktive vil gå igennem, hvordan man konstruerer en billedbaseret dyvelstangskulptur af din egen.

Her er grundtanken. Hvert digitalt billede består af mange små firkanter (pixels) med hver firkant tildelt en vis intensitetsværdi. Meget mørke områder på fotoet har pixels med værdier med lav intensitet, mens områder, der er lyse (f.eks. Ballonen) har værdier med høj intensitet. I skulpturen konverteres intensitetsværdierne ved hver pixel i billedet til en dyvelstanghøjde. De lyse områder har en høj højde, og de mørke områder har en lav højde.

Skulpturen, jeg konstruerede, havde dimensioner på 82,5 x 123 x 60 cm, og 4230 dyvelstænger (53 rækker med 80 søjler) blev skåret. I sidste ende brugte jeg næsten 1/2 mile værdier af dyvelstænger, men du kan skalere din skulptur til den størrelse, du gerne vil have. Dette projekt vil kræve nogle billedbehandling og tømrerfærdigheder. En beskrivelse af den er også angivet på mit websted: jrbums.com. Tak fordi du tjekkede det!

Trin 1: Forsyningsliste

Materialer:

1. 5/16 "x 48" Birch Dowels - bestemmelse af det antal, du skal bruge, forklares i trin 3, det vil sandsynligvis være flere dyvelstænger, end du har bestilt i hele dit liv (jeg bestilte her: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. ¾”tyk krydsfiner (jeg tror, jeg brugte birk: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Birk-Krydsfiner-165921/100077837)

3. Malers tape

4. Elmers trælim

5. Træspartel

6. Metalrør med 5/16”diameter (til 90 graders boreguide).

7. Lynlåse (til 90 graders boreguide).

8. Billig krydsfiner (til rundsagsguide)

9. 2 x 4 tommer x 96 in. Prime Kiln-Tørret Whitewood Stud (Til rundsagsguide)

10. Fint sandpapir (ca. 200 - 300 grus)

11. Maling (valgfrit)

Værktøjer:

1. El -boremaskine og 5/16”bor til træ

2. Rundsav

3. Elektrisk slibemaskine

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

5. MATLAB eller en anden billedbehandlingssoftware

Brug venligst sikker træbearbejdningspraksis under dette projekt! Der er masser af dyvelstænger, der skal skæres, så du skal være meget fokuseret og tage masser af pauser

Trin 2: Omdannelse af et 2D -billede til en 3D -model

For at bestemme længderne af dyvelstængerne i skulpturen skal du lave noget billedbehandling. Jeg brugte Matlab og postede koden i trin 3 i denne instruktive. Du kan også bruge et andet billedbehandlingsprogram.

For at visualisere transformationen fra RGB til intensitet har jeg en video vist ovenfor. En falsk farvemappe bruges til at vise billedets intensitet (rød er høj intensitet og blå er lav intensitet). Den anden video, der er indsendt ovenfor, viser transformationen fra et 2D -intensitetsbillede til et 3D -objekt.

Indlæser billedet

Billedet af luftballonen blev indlæst i Matlab og konverteret til et gråtonebillede. Her er koden til at gøre dette i Matlab:

A = imread ('ball.jpg'); % indlæse billedet i matlab

A = rgb2gray (A); % konverter RGB til gråtoner

A = dobbelt (A)/max (dobbelt (A (:))); % normaliser gråtonebilledet og konverter til dobbelt

Downsampling af billedet

Billedets originale dimension var 2572 x 3873, mange dowels til at skære i hånden (medmindre du vil gå amok!). Derfor nedprøves billedet, så der er meget færre pixels, og derfor meget færre dyvelstang til at klippe. Jeg brugte også et rumligt filter til at udjævne billedet, så strukturen ville se mere kontinuerlig ud. Endelig normaliseres billedet, så den maksimale intensitet er 1.

A = størrelse (A, 0,0205); % genprøve billedet til 2,05% af størrelsen på det originale billede

A = medfilt2 (A); % glat billede

A = dobbelt (A)/max (dobbelt (A (:))); % normaliser gråtonebilledet og konverter til dobbelt

Konvertering til dyvelstanglængde

På dette tidspunkt gemmes billedet som en 53 x 80 matrix med værdier fra 0 til 1. For at konvertere denne matrix til en, der består af dyvelstanglængder, multiplicerer du den med den maksimale højde, du vil have, at din dowel skulptur skal være. Jeg valgte 60 cm til min. Du skal derefter tilføje en ekstra længde til dyvlen for at skubbe dyvelstangen ind i brættet. Dette sikrer også, at dyvelstangens udskæringer ikke var for små. Jeg indstillede dette til 2,5 cm (1 inch).

AmaxH = 60; % Maksimal skulpturhøjde (i cm)

drillDepth = 2,54; % Yderligere længde tilføjet dyvelstænger, så den kan skubbes ind i brættet (1 tommer)

Længde = A.*AmaxH; % Flere billedmatrix med maks højde for at konvertere billedmatrix til dyvelstanglængde

Alength = Alength+drillDepth; % Tilføj boredybde

I denne del af projektet bestemmer du, hvor stor du vil have skulpturen. Du kan justere skalaen for nedprøven (justere skalaen i størrelse) og den maksimale dyvelhøjde. Omkostninger og hvor lang tid du vil tage på projektet, bør overvejes, når du vælger skalering. Selv den 53 x 80 pixel skulptur, jeg konstruerede, krævede skæring af 4240 dyvelstænger! Dette projekt tog meget længere tid, end jeg troede, det ville, og jeg ville ønske, at jeg havde taget mere tid at overveje, hvor meget jeg skulle nedprøve billedet.

Trin 3: Bestemmelse af antallet af nødvendige stangstænger

I dette projekt er der mange dyvelstangskæringer af variabel længde. Derfor fandt jeg på en algoritme, der minimerer antallet af dyvelstænger, som du skal bestille. Efter behandling af billedet kender du længderne af snit, du skal lave. Du kender også længden af dyvelstang, der kan bestilles (i mit tilfælde var det 4 fod dyvelstænger). Jeg brugte en numerisk metode til at løse dette problem.

Min algoritme cykler gennem kolonner i billedet og lægger højderne sammen. Hvis den næste højde i billedet overstiger længden af de dyvler, der kan bestilles (lidt mindre end 4 fod til at tage højde for klipning), springes det over. Denne proces fortsættes, indtil 4 fod er nået, eller når du cykler gennem hele billedet. Der oprettes derefter en datastruktur, der angiver længden af de udskæringer, der foretages for hver dyvelstang, du bestiller, samt placeringen af det stykke i billedet. Denne fremgangsmåde hjælper med at holde snittene på en dyvelstang tæt på hinanden for ikke at blande dem. Det er ikke den mest effektive og ikke en præcis løsning, men det virker.

Videoen vist ovenfor forklarer, hvordan minimeringsalgoritmen fungerer, og hvordan dataene gemmes og vises. Kode til behandling af billedet, minimering af klipstænger og visning af output er vedhæftet.

Her er et resumé af min dyvelstangskulptur:

Billedmål: 53 x 80

Antal udskæringer: 4240

Samlet længde på anvendt dyvelstang: 76847 cm

Du skal købe 646 dyvelstænger med enhedslængde 119,92 cm

Trin 4: Oprettelse af pegboard til skulpturen

Skær krydsfiner med en cirkelsav eller en bordsav. Dimensionerne skal matche det antal pixels, du har, og den afstand, du ønsker. For eksempel havde jeg 53 x 80 pixels og ønskede afstand på omkring 1,5 cm, så krydsfiner blev skåret til 82,5 x 123 cm.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 cm (1,5*2 er til kanten)

80*1,5 + 1,5*2 = 123 cm

Ved hjælp af den justerbare T-firkant tegnede jeg linjer for alle de rækker og kolonner, der ville være i skulpturen. Jeg konstruerede derefter enheden designet af Izzy Swan til at bore 90 graders hul i krydsfiner. Her er et link til den video, han postede. Denne enhed fungerede meget godt til borede lige huller af samme dybde over hele brættet. Eventuelle dårlige mærker, der blev efterladt på brættet, blev derefter renset ved hjælp af træspartel.

Et valgfrit trin er at male tavlen. Jeg gjorde dette for at dække nogle af kit og dårlige pletter. Maleriet er af konturlinjerne i dette billede. I den sidste skulptur er det svært at se dette maleri på grund af densiteten af dyvelstænger.

Trin 5: Skæring af mange dyvelstænger

I den næste del af projektet bliver du nødt til at skære en masse dyvelstænger og holde styr på deres position. Jeg besluttede at skære fem dyvelstænger ad gangen (jeg vil betegne dette som et bundt dyvelstænger). Skærealgoritmen, som jeg oprettede, viser længden, som hver dyvel i bundtet skal skæres (se billedet). Jeg målte denne afstand med en lineal og markerede den med et stykke malertape, der viklede helt rundt om dyvlen. Dette er vigtigt, fordi det forhindrer dyvelstangen i at splintre, når den skæres med cirkelsaven. Bundtet med dyvelstænger justeres derefter til at blive skåret med saven.

Jeg designede en træholder af billig krydsfiner og 2x4'er, der gjorde det muligt for bundtet af dyvelstænger at hvile i en slids. Vinkelret på denne spalte var en guide til cirkelsaven. Med dyvlerne fastgjort med tape, sænkes cirkelsaven langs guiden for at skære alle dyvler i bundtet på én gang. Dyvlerne er derefter mærket, så du ved, hvor dyvelstængerne skal placeres i tavlen. Klipnummeret var alt, hvad der var nødvendigt, fordi den faktiske position er gemt i det program, jeg har oprettet. Denne procedure gentages, indtil alle udskæringer er gennemført i bundtet, og derefter skæres fem nye dyvelstænger. Fordi der er så mange nedskæringer, er det meget vigtigt at holde fokus og tage mange pauser. Videoen ovenfor beskriver også hele processen.

Til sidst er der masser af dyvelstænger til at placere i brættet, så det er afgørende at bruge et let at huske mærkningssystem. Billedet ovenfor viser kun halvdelen af de dyvler, der er skåret i dette projekt!

Trin 6: Placering af dyvelstængerne i brættet

Du har officielt fået skåret et MÆNGD dyvelstænger. For effektivt at placere dem i brættet kan det være nyttigt at oprette et par midlertidige holdeplader ud af den billige krydsfiner. På et af billederne kan du se et midlertidigt opbevaringstavle, der svarede til omkring fem kolonner i tavlen.

De afskårne dyvelstænger blev pakket ud, og enden blev slebet med fint sandpapir. Dette job er fantastisk at dele med en villig ven. Det er en sand test af venskab. Når din ven hjælper, skal du tilberede dem en middag eller hjælpe dem med et andet byggeprojekt.

Efter slibning flyttes dyvelstængerne til det midlertidige holdebræt. Mærkekonventionen og output fra Matlab -programmet bruges til at placere hver dyvel i den korrekte position. En klat trælim tilføjes langs kanterne på omkring fem huller langs en søjle i tavlen. De tilsvarende fem dyvler lægges derefter i tavlen. Du kan bruge en hammer til at køre dyvelstængerne helt ind i brættet.

Grunden til at justere flere dyvelstænger ad gangen er at sikre, at dyvlerne "gav mening" i den position, de blev placeret. Hvis en dyvel ser for lille eller for kort ud, kan du dobbelttjekke programmet for den længde, der skal være på den position. Du skal muligvis genstyre dyvler, eller du kan justere, hvor langt du kører dyvelstangen ind i brættet.

Jeg gentog denne placering og justering af dyvelstænger i omkring tre kolonner ad gangen. Jeg har også designet og 3D printet et justeringsværktøj, der gik for enden af dyvelstængerne, så det var lettere at sikre, at dyvelstængerne var lige, når trælim tørrede. Du kan se denne adapter blive brugt på et af billederne. En STL -fil til denne adapter er vedhæftet. Du bliver muligvis nødt til at redesigne afhængigt af dyvelstangens diameter og afstand.

Trin 7: Færdig struktur og nogle råd

Når du er færdig med at placere og justere alle dyvelstængerne i tavlen, er din skulptur færdig! Ovenstående er vist et par flere billeder af dyvelstangskulpturen, som jeg konstruerede. For det meste er jeg tilfreds med slutresultaterne. Der er dog et par råd, jeg har til alle, der tænker på at lave et lignende projekt:

1. Overvej at lave mindre dimensioner end denne struktur (53 x 80). Dette projekt var en eksplosion i planlægningsfasen og var temmelig meditativ, efter at alle knækkene var udarbejdet. Imidlertid blev det manuelle arbejde undertiden ensformigt. Det tog mig også lang tid at afslutte, cirka to år efter den dag, jeg fik idéen!

2. Brug tykkere dyvelstænger og/eller gør den maksimale højde på dyvelstangskulpturen kortere. Selv med justeringsværktøjet havde jeg svært ved at holde dyvelstængerne godt justeret. Stænger med større diameter eller kortere højder ville have hjulpet.

3. Brug et stykke træ af højere kvalitet end krydsfiner til skulpturens fodplade. Under skulpturen er der revner fra at hamre dyvelstængerne for langt ind i brættet.

4. Tag ikke meget tid på at male tavlen; dyvelstængerne dækker det meste af det alligevel.

5. Spørg venner om hjælp! Slibning af 4000 dyvelstænger er en mærkelig opgave at fuldføre, så hvorfor ikke dele den med et par gode venner.

Held og lykke!