Chuyển một hình ảnh thành một tác phẩm điêu khắc thanh Dowel: 7 bước (với hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Trong dự án này, tôi đã chuyển đổi hình ảnh một khinh khí cầu thành một tác phẩm điêu khắc thanh chốt. Cấu trúc cuối cùng là sự chuyển đổi thông tin kỹ thuật số được lưu trữ trong một bức ảnh thành một vật thể 3D. Tôi đã xây dựng tác phẩm điêu khắc để giúp hình dung cách hình ảnh được lưu trữ trên máy tính, cũng như chứng minh quy mô thông tin khổng lồ chỉ trong một bức tranh duy nhất mà bạn nhìn thấy trên máy tính. Nó trông cũng bắt mắt! Tài liệu hướng dẫn này sẽ hướng dẫn cách tạo một tác phẩm điêu khắc thanh chốt dựa trên hình ảnh của riêng bạn.

Đây là ý tưởng cơ bản. Mọi hình ảnh kỹ thuật số được tạo thành từ nhiều hình vuông nhỏ (pixel) với mỗi hình vuông được gán một giá trị cường độ nào đó. Các vùng rất tối trong ảnh có các pixel có giá trị cường độ thấp, trong khi các vùng sáng (ví dụ: quả bóng bay) có các giá trị cường độ cao. Trong tác phẩm điêu khắc, các giá trị cường độ tại mỗi pixel trong hình ảnh được chuyển đổi thành chiều cao thanh chốt. Vùng sáng có chiều cao lớn và vùng tối có chiều cao thấp.

Tác phẩm điêu khắc mà tôi xây dựng có kích thước 82,5 x 123 x 60 cm, và 4230 thanh chốt (53 hàng x 80 cột) đã được cắt. Cuối cùng, tôi đã sử dụng các thanh chốt trị giá gần 1/2 dặm, nhưng bạn có thể chia tỷ lệ tác phẩm điêu khắc của mình thành bất kỳ kích thước nào bạn muốn. Dự án này sẽ yêu cầu một số kỹ năng xử lý hình ảnh và làm mộc. Mô tả về nó cũng được liệt kê trên trang web của tôi: jrbums.com. Cảm ơn vì đã kiểm tra nó!

Bước 1: Danh sách cung cấp

Vật liệu:

1. 5/16 "x 48" Birch Dowels - xác định số lượng bạn sẽ cần được giải thích trong bước 3, nó có thể sẽ nhiều hơn số que dowel mà bạn đã đặt hàng trong cả cuộc đời (Tôi đã đặt hàng tại đây: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. Ván ép dày ¾”(Tôi nghĩ tôi đã sử dụng bạch dương: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Birch-Ván ép-165921/100077837)

3. Băng của họa sĩ

4. Keo dán gỗ Elmer’s

5. Bột trét gỗ

6. Ống kim loại có đường kính 5/16”(Đối với hướng dẫn khoan 90 độ).

7. Thanh giằng (Đối với hướng dẫn khoan 90 độ).

8. Ván ép giá rẻ (Đối với hướng dẫn cưa vòng)

9. 2 inch x 4in. x 96 inch

10. Giấy cát mịn (khoảng 200 - 300 grit)

11. Sơn (tùy chọn)

Công cụ:

1. Máy khoan động lực và mũi khoan 5/16”cho gỗ

2. Máy cưa đĩa

3. Máy chà nhám điện

4. Hình vuông chữ T có thể điều chỉnh (https://www.homedepot.com/p/Empire-48-in-Adjustable-T-Square-419-48/100653520)

5. MATLAB, hoặc một phần mềm xử lý hình ảnh khác

Vui lòng sử dụng thực hành chế biến gỗ an toàn trong dự án này! Có rất nhiều thanh chốt phải được cắt, vì vậy bạn phải rất tập trung và nghỉ nhiều

Bước 2: Chuyển hình ảnh 2D thành mô hình 3D

Để xác định độ dài của các thanh chốt trong tác phẩm điêu khắc, bạn sẽ phải thực hiện một số xử lý hình ảnh. Tôi đã sử dụng Matlab và đăng mã ở bước 3 của hướng dẫn này. Bạn cũng có thể sử dụng một chương trình phần mềm xử lý hình ảnh khác.

Để hình dung sự chuyển đổi từ RGB sang cường độ, tôi có một video được hiển thị ở trên. Bản đồ màu sai được sử dụng để hiển thị cường độ của hình ảnh (màu đỏ là cường độ cao và màu xanh lam là cường độ thấp). Đoạn video khác được đăng ở trên cho thấy sự chuyển đổi từ một hình ảnh cường độ 2D sang một vật thể 3D.

Đang tải hình ảnh

Hình ảnh của khinh khí cầu được đưa vào Matlab và chuyển đổi sang hình ảnh thang độ xám. Đây là mã để thực hiện việc này trong Matlab:

A = imread ('ball.jpg'); % tải hình ảnh vào matlab

A = rgb2gray (A); % chuyển đổi RGB sang thang độ xám

A = double (A) / max (double (A (:))); % chuẩn hóa hình ảnh thang độ xám và chuyển đổi thành gấp đôi

Lấy mẫu hình ảnh

Kích thước ban đầu của hình ảnh là 2572 x 3873, có nhiều điểm để cắt bằng tay (trừ khi bạn muốn làm hỏng!). Do đó, hình ảnh được lấy mẫu xuống để có ít điểm ảnh hơn, và do đó cần cắt ít thanh chốt xuống hơn nhiều. Tôi cũng sử dụng một bộ lọc không gian để làm mịn hình ảnh để cấu trúc có vẻ liên tục hơn. Cuối cùng, hình ảnh được chuẩn hóa để cường độ tối đa là 1.

A = imresize (A, 0,0205); % resample hình ảnh thành 2,05% kích thước của hình ảnh gốc

A = medfilt2 (A); % hình ảnh mịn

A = double (A) / max (double (A (:))); % chuẩn hóa hình ảnh thang độ xám và chuyển đổi thành gấp đôi

Chuyển đổi sang chiều dài thanh chốt

Tại thời điểm này, hình ảnh được lưu trữ dưới dạng ma trận 53 x 80 với các giá trị từ 0 đến 1. Để chuyển đổi ma trận này thành ma trận bao gồm chiều dài thanh chốt, bạn nhân nó với chiều cao tối đa mà bạn muốn tác phẩm điêu khắc của mình. Tôi đã chọn 60 cm cho của tôi. Sau đó, bạn cần thêm một số chiều dài vào chốt để đẩy thanh chốt vào bảng. Điều này cũng đảm bảo rằng các vết cắt thanh chốt không quá nhỏ. Tôi đặt giá trị này là 2,5 cm (1 inch).

AmaxH = 60; % Chiều cao tối đa của tác phẩm điêu khắc (tính bằng cm)

khoanDepth = 2,54; % Chiều dài bổ sung được thêm vào các thanh chốt để nó có thể được đẩy vào bảng (1 inch)

Alength = A. * AmaxH; % Nhiều ma trận hình ảnh theo chiều cao tối đa để chuyển đổi ma trận hình ảnh thành chiều dài thanh chốt

Alength = Alength + khoanDepth; % Thêm độ sâu khoan

Trong phần này của dự án, bạn sẽ quyết định bạn muốn tác phẩm điêu khắc lớn như thế nào. Bạn có thể điều chỉnh tỷ lệ của mẫu xuống (điều chỉnh tỷ lệ trong kích thước imresize) và chiều cao chốt tối đa. Chi phí và thời gian bạn muốn thực hiện dự án nên được cân nhắc khi lựa chọn quy mô. Ngay cả tác phẩm điêu khắc 53 x 80 pixel mà tôi đã xây dựng cũng yêu cầu cắt 4240 thanh chốt! Dự án này mất nhiều thời gian hơn tôi nghĩ và tôi ước rằng tôi đã mất nhiều thời gian hơn để xem xét giảm bao nhiêu để lấy mẫu hình ảnh.

Bước 3: Xác định số lượng thanh Dowel cần thiết

Trong dự án này, có nhiều vết cắt thanh chốt có chiều dài thay đổi. Do đó, tôi đã đưa ra một thuật toán để giảm thiểu số lượng thanh chốt mà bạn cần đặt hàng. Sau khi xử lý hình ảnh, bạn sẽ biết độ dài của các vết cắt mà bạn cần thực hiện. Bạn cũng biết chiều dài của chốt chốt có thể được đặt hàng (trong trường hợp của tôi, chúng là thanh chốt 4 chân). Tôi đã sử dụng một phương pháp số để giải quyết vấn đề này.

Thuật toán của tôi xoay vòng qua các cột trong hình ảnh và thêm chiều cao. Nếu chiều cao tiếp theo trong hình ảnh vượt quá chiều dài của chốt có thể đặt hàng (nhỏ hơn 4 feet một chút để tính đến việc cắt), thì nó sẽ bị bỏ qua. Quá trình này được tiếp tục cho đến khi đạt đến 4 feet hoặc khi bạn quay vòng qua toàn bộ hình ảnh. Sau đó, một cấu trúc dữ liệu được tạo để chỉ định độ dài của các vết cắt được thực hiện cho mỗi thanh chốt bạn đặt hàng, cũng như vị trí của phần đó trong hình ảnh. Cách tiếp cận này giúp giữ cho các vết cắt của một thanh chốt ở gần nhau để không trộn lẫn chúng với nhau. Nó không phải là giải pháp hiệu quả nhất và không phải là giải pháp chính xác, nhưng nó hoạt động.

Video được hiển thị ở trên giải thích cách hoạt động của thuật toán thu nhỏ và cách dữ liệu được lưu trữ và hiển thị. Mã để xử lý hình ảnh, giảm thiểu việc cắt các thanh chốt và hiển thị đầu ra được đính kèm.

Đây là bản tóm tắt cho tác phẩm điêu khắc thanh chốt của tôi:

Kích thước hình ảnh: 53 x 80

Số lần cắt: 4240

Tổng chiều dài của thanh chốt được sử dụng: 76847 cm

Bạn cần mua 646 thanh chốt với chiều dài đơn vị là 119,92 cm

Bước 4: Tạo Pegboard cho Điêu khắc

Cắt ván ép bằng cưa vòng hoặc cưa bàn. Kích thước cần phải phù hợp với số lượng pixel bạn có và khoảng cách mà bạn mong muốn. Ví dụ: tôi có 53 x 80 pixel và muốn khoảng cách khoảng 1,5cm nên tấm ván ép đã được cắt thành 82,5 x 123 cm.

53 * 1,5 + 1,5 * 2 = 82,5 cm (1,5 * 2 dành cho đường viền)

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

Sử dụng hình vuông chữ T có thể điều chỉnh, tôi vẽ các đường cho tất cả hàng và cột sẽ có trong tác phẩm điêu khắc. Sau đó, tôi chế tạo thiết bị do Izzy Swan thiết kế để khoan lỗ 90 độ vào ván ép. Đây là liên kết đến video mà anh ấy đã đăng. Thiết bị này hoạt động rất tốt khi khoan các lỗ thẳng có cùng độ sâu trên toàn bộ bảng. Bất kỳ dấu vết xấu nào để lại trên bảng sau đó được làm sạch bằng bột trét gỗ.

Một bước tùy chọn là sơn bảng. Tôi đã làm điều này để che một số vết bẩn và điểm xấu. Bức tranh là đường nét của hình ảnh này. Trong tác phẩm điêu khắc cuối cùng, rất khó để nhìn thấy bức tranh này do mật độ của các thanh chốt.

Bước 5: Cắt nhiều thanh Dowel

Trong phần tiếp theo của dự án, bạn sẽ phải cắt rất nhiều thanh chốt và theo dõi vị trí của chúng. Tôi quyết định cắt năm thanh chốt cùng một lúc (tôi sẽ gọi đây là một bó thanh chốt). Thuật toán cắt mà tôi đã tạo hiển thị độ dài mà mỗi chốt trong bó cần được cắt (xem hình). Tôi đo khoảng cách này bằng thước kẻ và đánh dấu khoảng cách đó bằng một miếng băng keo quấn hoàn toàn xung quanh chốt. Điều này rất quan trọng vì nó ngăn không cho thanh chốt bị văng ra khi bị cắt bằng máy cưa đĩa. Sau đó, bó các thanh chốt sẽ được căn chỉnh để cắt bằng máy cưa.

Tôi đã thiết kế một giá đỡ bằng gỗ từ ván ép rẻ tiền và kích thước 2x4 cho phép gói thanh chốt nằm yên trong một khe. Vuông góc với khe này là hướng dẫn cho máy cưa vòng. Với các chốt cố định bằng băng dính, máy cưa vòng được thả dọc theo thanh dẫn để cắt tất cả chốt trong bó cùng một lúc. Các chốt sau đó được dán nhãn để bạn biết vị trí các thanh chốt sẽ được đặt trong bảng chốt. Số cắt là tất cả những gì được yêu cầu vì vị trí thực tế được lưu trữ trong chương trình mà tôi đã tạo. Quy trình này được lặp lại cho đến khi hoàn thành tất cả các vết cắt trong bó, và sau đó năm thanh chốt mới được cắt. Bởi vì có rất nhiều lần cắt giảm, điều rất quan trọng là phải tập trung và có nhiều thời gian nghỉ ngơi. Video trên cũng mô tả toàn bộ quá trình.

Cuối cùng, có rất nhiều thanh chốt để đặt trong bảng, vì vậy điều quan trọng là phải sử dụng một hệ thống ghi nhãn dễ nhớ. Hình ảnh trên chỉ cho thấy một nửa số chốt bị cắt trong dự án này!

Bước 6: Đặt các thanh Dowel vào bảng

Bạn chính thức bị cắt một TẤN thanh chốt xuống. Để đặt chúng vào bảng một cách hiệu quả, có thể hữu ích khi tạo một vài bảng giữ tạm thời từ tấm ván ép rẻ tiền. Trong một trong những hình ảnh, bạn có thể thấy một bảng giữ tạm thời tương ứng với khoảng năm cột trong bảng chốt.

Các thanh chốt đã cắt không được đóng gói và phần cuối được đánh bằng giấy cát mịn. Công việc này là rất tốt để chia sẻ với một người bạn sẵn sàng. Đó là một thử nghiệm thực sự của tình bạn. Sau khi bạn của bạn giúp đỡ, bạn phải nấu cho họ một bữa tối hoặc giúp họ thực hiện một dự án DIY khác.

Sau khi chà nhám, các thanh chốt được chuyển đến bảng giữ tạm thời. Quy ước ghi nhãn và đầu ra của chương trình Matlab được sử dụng để đặt mỗi chốt ở vị trí chính xác. Một chút keo dán gỗ được thêm dọc theo các cạnh của xung quanh năm lỗ dọc theo một cột trên bảng ghim. Năm chốt tương ứng sau đó được đặt trong bảng. Bạn có thể sử dụng một cái búa để đóng các thanh chốt vào bảng hoàn toàn.

Lý do để căn chỉnh nhiều thanh chốt cùng một lúc là để đảm bảo rằng chốt ở vị trí chúng đang được đặt. Nếu chốt trông quá nhỏ hoặc quá ngắn, bạn có thể kiểm tra lại chương trình để biết độ dài được cho là ở vị trí đó. Bạn có thể phải tháo chốt hoặc bạn có thể điều chỉnh khoảng cách bạn lái thanh chốt vào bảng.

Tôi đã lặp lại vị trí và căn chỉnh của các thanh chốt cho khoảng ba cột cùng một lúc. Tôi cũng đã thiết kế và in 3D một công cụ căn chỉnh ở cuối các thanh chốt để dễ dàng đảm bảo rằng các thanh chốt thẳng hàng khi keo gỗ khô. Bạn có thể thấy bộ điều hợp này đang được sử dụng trong một trong các bức ảnh. Tệp STL cho bộ điều hợp này được đính kèm. Bạn có thể phải thiết kế lại tùy thuộc vào đường kính và khoảng cách của chốt chốt.

Bước 7: Cấu trúc hoàn thiện và một số lời khuyên

Sau khi bạn hoàn thành việc đặt và căn chỉnh tất cả các thanh chốt vào bảng chốt, tác phẩm điêu khắc của bạn đã hoàn thành! Ở trên là một vài bức ảnh khác về tác phẩm điêu khắc thanh chốt mà tôi đã thi công. Phần lớn, tôi hài lòng với kết quả cuối cùng. Tuy nhiên, có một vài lời khuyên mà tôi dành cho bất kỳ ai đang nghĩ đến việc thực hiện một dự án tương tự:

1. Cân nhắc làm kích thước nhỏ hơn cấu trúc này (53 x 80). Dự án này là một thành công trong giai đoạn lập kế hoạch, và khá trầm tư sau khi tất cả các khúc mắc đã được giải quyết. Tuy nhiên, lao động chân tay đôi khi trở nên đơn điệu. Tôi cũng mất một khoảng thời gian để hoàn thành, khoảng hai năm sau ngày tôi hình thành ý tưởng!

2. Sử dụng thanh chốt dày hơn và / hoặc làm cho chiều cao tối đa của tác phẩm điêu khắc thanh chốt ngắn hơn. Ngay cả với công cụ căn chỉnh, tôi vẫn gặp khó khăn trong việc giữ các thanh chốt thẳng hàng tốt. Các thanh chốt có đường kính lớn hơn hoặc chiều cao ngắn hơn sẽ hữu ích.

3. Sử dụng một miếng gỗ chất lượng cao hơn ván ép cho phần đế ván ép của tác phẩm điêu khắc. Bên dưới tác phẩm điêu khắc có những vết nứt do đóng các thanh chốt quá xa vào bảng.

4. Đừng mất nhiều thời gian sơn cái bảng ghim; dù sao thì các thanh chốt cũng che gần hết.

5. Nhờ bạn bè giúp đỡ! Chặt 4000 thanh chốt là một nhiệm vụ kỳ quặc phải hoàn thành, vậy tại sao không chia sẻ nó với một vài người bạn tốt.

Chúc may mắn!