Modely vytvořené segmentací objemových dat, povrchovými skenery nebo fotogrammetrickými aplikacemi, jsou často v podobě, která nevyhovuje jejich plánovanému použití. Modely mohou obsahovat nedostatky, které navyšují objem dat, omezují použití některých analytických nástrojů nebo působí rušivě při zobrazení a prezentaci modelu. Po vytvoření modelu tak zpravidla následuje fáze jeho editace.

Editační nástroje můžeme rozdělit do několika skupin podle toho, které prvky modelu upravují. První skupinou jsou nástroje pro základní čištění modelu od nadbytečných dat a defektů polygonální sítě. Tyto nástroje by neměly ovlivňovat podobu zbylých částí modelu a jejich polohu, tvar (uspořádání) a velikost. Cílem čištění modelu je zbavit se vážných chyb polygonální sítě, které by mohly ztěžovat nebo znemožňovat jeho další editaci a analýzy, odstranit nežádoucí části modelu a zmenšit rozlišení modelu, pokud je pro další práci s modelem nebo jeho archivaci příliš velké. Obě funkce pak kombinují nástroje pro remeshing, které nahradí stávající polygonální síť nově vygenerovanou sítí, vytvořenou bez chyb a podle nastavených parametrů.

Druhá skupina nástrojů slouží k lokální i celkové úpravě tvaru modelu. Mezi nejčastější úpravy celkové podoby modelu patří vyhlazování, jehož cílem je povrch modelu zbavit drobných nerovností, vzniklých například jako artefakty skenování (typická je například jemná hrbolatost modelů ze skenerů Vectra, která není omezena je části modelu a je proto možné ji řešit celkovým vyhlazení). Tyto nerovnosti mohou zkreslovat analýzy modelu, ale především mohou zbytečně kazit jeho prezentaci formou náhledů nebo 3D tisku. To samé platí i lokální artefakty skenování, které mohou být vyhlazeny a odstraněny nástroji pro 3D sculpting. Jde o velmi časté drobné vklesliny nebo naopak výstupky na povrchu modelu. Opět jsou typické pro optické skenery, které tyto artefakty vytvářejí například v místech odlesků kůže, na horním a dolním víčku, kde jsou způsobeny špatně skenovatelnými řasami, nebo tam, kde jde přes povrch obličeje vlas. Použitím těchto nástrojů může dojít k podstatným změnám tvaru modelu, a tedy informace nesené modelem.

Třetí skupina nástrojů neovlivňuje podobu modelu, ale upravuje jeho velikost a polohu v systému souřadnic. Tyto nástroje jsou využívány k ustavení modelu do některé z definovaných poloh nebo pro vzájemné uspořádání více navzájem souvisejících modelů. Příkladem prvně jmenovaného využití je ustavení modelu lebky do polohy odpovídající frankfurtské horizontále, které usnadňuje například záznam kraniometrických bodů a prezentaci modelu. Stejné nástroje jsou využívány pro virtuální restauraci, tedy obnovení původní polohy naskenovaných kostí nebo jejich fragmentů.

Volba editačních nástrojů a pořadí jejich použití záleží na stavu původního modelu a požadované výsledné formě. Očištění modelu je vhodné provádět hned na počátku editace, pořadí ostatních kroků však musíme přizpůsobit konkrétním okolnostem. Tvar polygonální sítě je například vhodné editovat v co možná nejvyšším, původním rozlišení a až nakonec rozlišení modelu redukovat podle požadavků na výsledný model. Příliš velké rozlišení však zvyšuje výpočetní náročnost práce s modelem, a proto je často nutné přistoupit k jeho počáteční redukci. Dalším příkladem je odstranění izolovaných fragmentů, které může být provedeno jako jeden z prvních kroků, ale také může nechtěně odstranit fragmenty, které mohou být využity při vyplňování děr v síti (viz dále).

Používané 3D editační programy – MeshLab, Blender a GOM Inspect

Nástroje pro editaci polygonálních modelů jsou často součástí samotných ovládacích rozhraní skenerů, aplikací pro segmentaci objemových dat a fotogrammetrických aplikací. Specializované programy pro úpravu 3D modelů však nabízejí výkonnější nástroje a širší možnosti nastavení editačních kroků. V této kapitole budou prakticky představeny volně dostupné aplikace pro editaci 3D modelů, a to MeshLab, Blender a GOM Inspect.

Meshlab je jednoduchý, základní program pro zobrazování a editaci polygonálních modelů. jeho výhodou je právě uživatelská nenáročnost a schopnost pracovat s širokou paletou formátů. Program Blender je naopak velmi komplexní a velmi výkonný nástroj, který umožňuje téměř všechny operace s modely, od globální a lokální editace až po animování. Program GOM Inspect má nejvíce specifické využití, a sice velmi dobře fungující nástroje pro zaplňování děr v polygonálních modelech a další úzce využitelné nástroje. Ze tří programů je však nejméně univerzální a například nedovede pracovat s modely, které obsahují barevnou informaci.

Aplikace pro editaci 3D modelů pracují zpravidla se svými, nativními formáty souborů, tzv. projekty, odlišných od obecných 3D formátů. Pro editaci musejí být modely do editačních aplikací nejprve importovány. U některých programů (GOM Inspect) se model stává importem součástí projektu, u jiných programů (MeshLab) obsahuje projekt pouze cestu k souboru modelu, v programu Blender je možné mezi těmito dvěmi možnostmi volit. Ani jedna možnost není jednoznačně lepší než druhá. Pokud program pracuje pouze s cestami k 3D datům, může být jeho projektový soubor datově malý, protože neobsahuje 3D prostorová data, ale pouze se k nim odkazuje. Nevýhodou je, že uživatel musí myslet na to, že data jsou externí a nelze bez nich projekt otevřít a používat. Tento problém u souborů, které obsahují i 3D data odpadá, jsou však datově objemnější. Stejně jako u jiných nativních formátů platí, že projekty mohou být otevřeny pouze ve svém programu, proto modely po skončení editace opět exportujeme do některého z obecných formátů.

V následujícím textu budeme zmiňovat pouze specifika práce s modely ve formátu .obj a .stl, které jsou pro práci v Laboratoři používány nejčastěji

Model zobrazuje víc, než potřebuji.

• ořez – odstranění nežádoucích částí sítě

Model má chyby, které vadí při jeho zobrazování, editaci, analýzách a 3D tisku.

• odstranění defektních polygonů
• odstranění izolovaných fragmentů
• oprava zdvojení polygonální sítě
• vyplňování nežádoucích děr

• snížení nebo navýšení prvků tvořících model
• remeshing (vytvoření nové sítě)

Je potřeba opravit nebo upravit podobu modelu.

• lokální i celkový 3D sculpting
• zvětšení a zmenšení modelu
• polohování modelu v 3D prostoru
• nastavení modelu do definované polohy
• zarovnání překrývajících se dílčích modelů

Model se načítá ve špatné poloze. Je potřeba uspořádat vůči sobě více modelů (virtuální restaurace)

• zvětšení a zmenšení modelu
• polohování modelu v 3D prostoru
• nastavení modelu do definované polohy
• zarovnání překrývajících se dílčích modelů

 Model se nezobrazuje barevně. Barevná informace modelu obsahuje chyby.

• úpravu textury anebo barevné informace přiřazené prvkům modelu

 Potřebuji obrázek nebo animaci modelu s potřebnými vlastnostmi

• generování náhledu
• generování videí

Změna velikosti a polohy digitálních modelů, virtuální restaurace

Digitální modely jsou tvořeny vrcholy, jejichž poloha v prostoru je definována hodnotou tří souřadnic. Každý model má tedy určitou polohu a orientaci v kartézské soustavě souřadnic. Poloha modelu, získaného skenováním, fotogrammetricky nebo z objemového záznamu, je často dána polohou objektu při snímání nebo kalibrací záznamového zařízení. Poloha modelu v soustavě souřadnic nebývá totožná s polohou, ve které se na model díváme v náhledovém okně aplikací. Otáčením modelu v náhledovém okně ve skutečnosti měníme úhel pohledu, nikoliv orientaci modelu.

Také velikost modelů je dána hodnotou souřadnic jednotlivých prvků. Za reálně veliké budeme dále považovat pouze ty modely, u nichž vzdálenost mezi body v jednotkách jejich souřadnic odpovídá vzdálenosti v nějakých reálných jednotkách. U objektů o velikosti jednotlivých kostí pracujeme zpravidla s milimetry – to znamená, že body, které jsou od sebe vzdáleny o deset jednotek (například dva body definované souřadnicemi [0, 0, 0] a [10, 0, 0] jsou ve skutečnosti od sebe vzdáleny o 10 milimetrů). U modelů těla a nálezových celků je pak pohodlnější pracovat s centimetry, respektive metry.

Editační programy umožňují změnu polohy, orientace modelu a velikosti modelu v jeho soustavě souřadnic – tj. přepočítání polohy všech vrcholů modelu a jeho dalších součástí. Tyto nástroje můžeme využít k ustavení modelu do některé ze standardních poloh (např. anatomické polohy nebo frankfurtské horizontály), do polohy vhodné k prezentaci (například do takové polohy, že se při otevření v editačním programu model zobrazí v anatomické poloze) nebo při virtuální restauraci.

Stejně jako v případě editace má práce s velikostí a umístěním modelů svá specifika. Programy se od sebe liší v tom, jestli změny přenášejí přímo na modely nebo jestli používají nějakou zobrazenou nebo skrytou „translační matici“. Častý je právě druhý způsob, kdy při změně velikosti, polohy nebo orientace modelu nedochází rovnou ke změně samotného modelu, přepočítání polohy vrcholů v prostoru, ale pouze k uložení změn, „přes“ které je model zobrazován. Tento způsob je výhodný v tom, že je možné se snadno vrátit k původní poloze modelu a lépe kontrolovat změnu jeho velikosti a polohy. Je ale potřeba myslet na to, že někdy je potřeba změny na model nejprve přenést, tedy nechat jeho prvky přepočítat, a až pak model uložit. 

Nástroje pro polohování digitálních modelů jsou často využívány k sestavování modelů do vyšších celků. V kontextu kosterní antropologie se nejčastěji jedná o sestavení kosti ze samostatných modelů jejích zlomků anebo ustavení modelů kostí do původní, fyziologické polohy. Protože jde o postup, který je analogický ke klasickým restauračním metodám, ale probíhá plně ve virtuálním prostředí, hovoříme o tzv. virtuální restauraci. Pojem restaurace je třeba odlišovat od pojmu rekonstrukce, který označuje domodelování chybějících částí kostí a objektů.

Digitální modely, získané některou z metod povrchového skenování, jsou orientovány nezávisle na sobě, v různých souřadnicových soustavách, tj. při současném načtení do některého z editačních programů nejsou vzájemně správně orientovány. 

Rekonstrukce a restaurace

MeshLab je volně dostupná, opensource aplikace, zaměřená na zpracování a editaci polygonálních modelů. Můžeme ji chápat jako základní nástroj pro práci s 3D daty. Mezi výhody programu MeshLab patří velké množství editačních nástrojů a podporovaných formátů, včetně formátů modelů opatřených barevnou texturou nebo informací o barvě vrcholů. 

Podporované 3D formáty:

Import: PLY, STL, OFF, OBJ, 3DS, COLLADA, PTX, V3D, PTS, APTS, XYZ, GTS, TRI, ASC, X3D, X3DV, VRML, ALN

Export: PLY, STL, OFF, OBJ, 3DS, COLLADA, VRML, DXF, GTS, U3D, IDTF, X3D

MeshLab – základní navigace

Nativním souborem aplikace MeshLab jsou tzv. projekty (přípona .mlp). Projekt je jednoduchý textový soubor, obsahující pouze cesty k jednotlivým modelům, případně tzv. roto-translační matice. Neobsahuje ale samotné modely. Modely jsou vždy načítány z externích souborů – v případě, že změníme cestu k modelům (přesuneme je do jiné složky, případně odstraníme), projekt v plné podobě nenačteme!!!!!  

Pokud jde pouze o zobrazení nebo editaci jednotlivých modelů, nemusíte se s projekty zatěžovat. Modely je ale potřeba do projektu importovat (File > Import Mesh) a po jejich úpravě exportovat (File > Export Mesh). Volby File > Open a File >  Save Project As slouží právě jen k otevření a uložení projektů! Pokud model neexportujete, původní soubor modelů zůstane nezměněn! Upravený, ale neexportovaný model je v Layer dialogu programu označen hvězdičkou.

MeshLab import modelu

Exportní dialogové okno dovoluje specifikovat, které součásti modelu mají být exporotvány. Základem jsou Normal – vektory, které určují rubovou a lícovou stranu modelu – a v případě texturovaných modelů také TexCoord, které určují umístění textury. TexCoors je naprosto nezbytné zatrhnout v případě, že model obsahuje texturu a chceme ji ponechat. Naopak pokud TextCoord nezaškrtneme, elegantně se zbavíme textury navázané na model.

MeshLab export modelu

Nativními soubory programu jsou soubory s příponou blend.

Tyto soubory obsahují důležité prvky jako 3D modely a další objekty scény, materiály, animace a nastavení programu. Jiné prvky, typicky například obrázkové soubory s texturou, soubor blend ve výchozím nastavení do sebe neukládá a odkazuje na ně pouze formou cesty. To je důležité z hlediska práce se soubory – soubor s texturou musí být přítomen zvlášť, a tedy i sdílen a kopírován společně se souborem blend.

Program podporuje nejběžnější formáty 3D souborů jako .dae, .svg, .obj, .ply, .stl, .fbx, .glb i .x3d.

Editační nástroje a možnosti editace modelů jsou v programu Blender rozděleny do tzv. módů (Interaction mods) podle toho, s jakým aspektem modelu pracují. Pro rámec tohoto textu jsou důležité tři základní módy – Object mode, Edit mode a Sculpt mode.

Object mode je výchozím módem. Object mode umožňuje práci s modely a objekty jako celky, tedy především změnu jejich orientace, velikosti a polohy a nastavení jejich vlastností, například materiálových vlastností nebo parametrů zdrojů světla a kamery. Pouze v Object mode také fungují tzv. Modifiers. To jsou výkonné nástroje, které mění vlastnosti modelu jako celku – například jeho topologii nebo tvar.

Edit mode je mód určený pro editaci modelů a obecně všech renderovatelných objektů na úrovni jednotlivých prvků, tedy vrcholů, hran a facet. Umožňuje také úpravu křivek.

Sculpt mode nabízí nástroje pro 3D Sculpting, tedy digitální sochařství, při kterém je tvar modelu globálně i lokálně měněn nástroji umožňujícími vtlačování nebo vytahování jeho povrchu a mnoha dalšími, které s ním nakládají, jako by byl fyzicky existující objekt z plastického materiálu.

Blender zakladni navigace

Blender mody

Otevírání a ukládání projektů

Projekty jsou otevírány nástrojem File > Open (nebo přetažením souboru do pracovního okna programu) a ukládány příkazy File > Save a File > Save as …, které fungují jako ve kterémkoliv jiném programu.

Program vedle samotného souboru .blend ukládá také soubor s koncovkou .blend1. Jde o předchozí verzi projektu, která slouží jako záloha. Pro její použití je možné pouze přejmenovat koncovku z .blend1 na .blend.

Import a export modelů

Import modelů probíhá příkazem File > Import > výběrem příslušného formátu a následným nalezením souboru v průzkumníkovi dialogového okna a volbou Import STL respektive Import OBJ.

V dialogovém okně je vždy průzkumník, který umožňuje vyhledat a načíst soubor. Další nastavení je možné nechat ve výchozích hodnotách. Jedinou výjimkou je volba Geometry při načítání souborů ve formátu .obj. U některých modelů načítání ve výchozím nastavení nefunguje a nastavení musí být změněno na Keep Vert Order.

Export modelů probíhá příkazem File > Export > výběrem příslušného formátu a následným uložením v dialogovém okně exportu volbou Export STL respektive Export OBJ.

Při exportu .stl a .obj je postatnou volbou Selection only. Při jejím zatržení bude do nového souboru exportován pouze aktivní, vybraný model. To je důležité v případě, kdy je v projektu nahráno více modelů. Bez zatrhnutí Selection only by se exportovalo všechno do jednoho souboru.
Při ukládání .obj je dále nutné specifikovat exportované materiální vlastnosti. Pokud se má ukládat pouze geometrie, je potřeba v dialogovém okně zrušit volbu Write materials. V opačném případě by totiž program vygeneroval i zbytečný soubor .mtl.

Blender import modelu

Blender export modelu

GOM Inspect je aplikací pro editaci a komparaci polygonálních sítí. Pro nekomerční využití je aplikace dostupná bezplatně. GOM Inspect byl vyvinut především pro oblast strojírenství, konkrétně pro analýzu odchylek mezi návrhem součástky, v některém z designovacích programů, a její finální podobou, digitalizovanou 3D skenerem. Kvůli tomuto zaměření má práce s polygonálními modely v tomto programu svá specifika:

·         Modely jsou do programu importovány buď jako CAD (tzv. Nominal elements), nebo Mesh (tzv. Actual elements).

·         Modely importované jako CAD jsou chápány jako referenční modely, původní návrhy, proto se nedají editovat.

·         Modely importované jako Mesh jsou chápány jako skeny a jsou editovatelné.

·         Porovnání a superpozice (blíže popsané v oddíle zabývajícím se analýzami) jsou možné pouze mezi objektem importovaným jako Mesh a modelem importovaným jako CAD.

Podporované 3D formáty:

import: STL, POL, PLY, G3D

export: STL, PLY, G3D

Nativním souborem aplikace GOM Inspect je projekt, uložený v samostatném adresáři. Jméno a umístění adresáře je nastaveno při uložení. Adresář obsahuje spouštěcí program projektu (přípona .ginspect_prj) a všechny importované modely, editované prvky atp.  

Pro správné fungování projektu je potřeba mít celý adresář!!!

Pozměněné modely jsou při uložení součástí projektu.

Všechny prvky projektu, tj. importované modely, editované body, míry atp., jsou uvedeny v seznamu Elements nalevo, kde jsou roztříděny podle typu.

Pokud projekt obsahuje více modelů, editován je vždy jen ten, který je označen/aktivován v seznamu Elements. V seznamu Elements můžeme také nastavit viditelnost jednotlivých prvků, kliknutím LMB na ikonu oka.

Import a export modelů

Model importujeme jako Mesh do otevřeného projektu – do projektu importujeme 3D model buď přes dialogové okno File > Import > File..., nebo přetažením ikony souboru přímo do okna programu, na ikonu Import.

V dialogovém okně nastavíme typ importovaného modelu (Target element type) na Mesh, jen takto importované modely budou nahrány jako editovatelné.

V rámci projektu můžeme měnit umístění modelů mezi Nominal nebo Actual Elements

Operations > CAD > Actual Mesh to CAD

Operations > CAD > CAD to Actual Mesh

Do některého z obecných 3D formátů mohou být modely exportovány příkazem:

File > Export > Mesh > Stl… (případně jiný formát)

Nechtěné části modelu zbytečně navyšují jeho datovou velikost, mohou překážet následným analýzám nebo působit rušivě při vizualizaci. Zejména pro analýzy s pomocí nástrojů pro přímé porovnávání polygonálních sítí (jako je Fidentis Analyst) je ořez modelu způsobem, jak specifikovat analyzovanou oblast.

Blender 

Odstranění vybraných prvků polygonální sítě je editací samotné podoby sítě, a proto se provádí v Edit mode.

Výběr prvků a jejich odstranění

 1.       výběr části polygonální sítě, která má být odstraněna, lasem pro volný výběr Ctrl + RMB (odznačení se provádí lasem Ctrl + Shift + LMB)

 Tento způsob výběru je možné a v mnoha případech dobré kombinovat s nastavením průhlednosti zobrazení modelu (Toggle X-ray) – při aktivaci průhlednosti totiž nástroj vybírá vše, co se nachází v dané oblasti, včetně skrytých prvků modelu. Bez průhlednosti nástroj vybírá pouze viditelné prvky a daná oblast nemusí být úplně vyčištěná.

 2.       odstranění vybraných částí příkazem Del + výběrem z menu

 …Vertices – odstraní všechny vrcholy, včetně hran a facet, které definují. Odstraní tedy víc povrchu, než je označeno.

…Edges – odstraní všechny hrany a facety, které tyto hrany definují

…Faces – odstraní facety a zbývající volné hrany a body

…Only Edges & Faces – odstraní pouze hrany a facety. Ponechá vrcholy.

…Only Faces – odstraní pouze facety. Ponechá vrcholy a hrany.

Blender odstraneni prvku delete

Blender odstraneni prvku dissolve

Nástroj Bisect

Nástroj Bisect umožňuje rozdělení modelu na dva podél definované roviny. Umí také odstranit jednu, druhou nebo obě vzniklé části (v posledním případě zanechává řez modelem) a vyplnit vzniklé díry. Pro kontrolu nad průběhem řezu je dobré používat nástroj Bisect v orthografické projekci (perspektivní a orthografická projekce se přepínají klávesou Num5).

 1.       přepnutí do Edit mode

2.       výběr celého modelu (klávesa a)

3.       nasměrování pohledu, ze kterého se bude řez definovat

4.       Toolbar > Knife > Bisect

5.       definování řezu stiskem a podržení LMB z pohledu v pracovním okně

 Jako u většiny nástrojů v programu je i v tomto případě možné ovlivnit funkci prostřednictvím dialogového okna, které se při použití nástroje objeví v levém dolním rohu pracovního okna.      

Blender odstraneni prvku bisect

Nástroj Knife

Nástroj Knife rozdělí facety novými hranami. V kombinaci s nástrojem pro rozdělení polygonální sítě podél nově vzniklých hran (Mesh > Split > Faces by Edges) je možné nástroj Knife použít pro hladké ořezání jedné vrstvy polygonální sítě.

 1.       přepnutí do Edit mode

2.       aktivace nástroje Knife stiskem klávesy k

3.       definice průběhu nové hrany tahem myši se stiskem Shift + LMB

Současným stiskem Shift zajistíte, že nové hrany budou přesně v dráze kurzoru, bez totiž hrany lnou k blízkým prvkům. Dobré je taky zapnout X-ray náhled tak, aby se rozdělily i případné odvrácené fasety (stejně jako u výběru pro vymazání).

4.       rozdělení sítě podél vzniklé hrany Mesh > Split > Faces by Edges. Je nutné nechat vybranou původní hranu tak, jak je vybraná po použití Knife.

5.       Části sítě je pak možné označit samostatně (l + LMB) a odstranit.

 Nástroj knife někdy nefunguje dobře v místech se složitou geometrií. Pokud jsou sítě i nadále propojené a nejdou samostatně označit a vymazat, je potřeba problematické místo vyhledat a spojení sítí přerušit manuálně. 

Blender odstraneni prvku knife

Blender odstraneni prvku knife 2

MeshLab

V programu MeshLab je možné snadno vybrat část sítě a následněji odstranit. Výběrovými nástroji programu MeshLab jsou nástroje výběru s pomocí boxu nebo mnohostěnu a Z-painting pro výběr volnou rukou.

Výběrové nástroje

Nástroje Select Vertices a Select Vertices in Rectangular region vybírají vrcholy a facety, které se nacházejí ve výběrovém boxu (při stisku LMB).

MeshLab vyberove nastroje 1

Nástroj Select Faces/Vertices inside polyline area pak dovoluje vytýčit výběrový mnohostěn. Uživatel má dále možnost specifikovat, jestli mají být vybrány facety nebo vrcholy (T) nebo prvky v mnohostěnu do výběru přidávat (Q) nebo odebírat (W)

Všechny tyto nástroje fungují na veškeré prvky ve vytýčené oblasti, tedy i na prvky skryté nebo na odvrácené facety.

MeshLab vyberove nastroje 2

Nástroj Z-painting slouží pro výběr tzv. volnou rukou, tedy výběrovým štětcem. Stiskem LMB jsou prvky vybírány, stiskem RMB jsou prvky odebírány. Ve výchozím nastavení nástroj funguje pouze na přivrácené facety a ty prvky, které jsou viditelné. Aby vybíral všechny prvky v dané oblasti, je potřeba v dialogovém okně aktivovat volby backfaces a hidden polygons.

MeshLab vyber volnou rukou

Nástroje pro odstranění vybraných prvků

Vybrané části sítě vymažeme za pomoci nástroje pro odstranění polygonů a vrcholů nebo stiskem Del. Tři nástroje pro odstranění prvků se liší v tom, že odstraňují: vrcholy a jimi definované facety, facety anebo facety a všechny vrcholy, které je obklopují.

MeshLab odstraneni prvku

GOM Inspect

Nástroje výběru polygonální sítě jsou v nabídce Edit > Selection in 3D …, některé nástroje jsou přístupné i rychlou volbou RMB > …  a na liště umístěné ve spodní části náhledového okna. Výběr sítě neslouží pouze k čištění modelu, ale obecně ke specifikaci editované oblasti při použití různých nástrojů (např. vyhlazování sítě nebo automatického vyplňování děr).

Základní možnosti výběru jsou:

výběr všech sítí, které jsou nastavené jako viditelné

Edit > Selection in 3D > Main Selection > Select All (také přes RMB)

výběr části sítě, ohraničené definovaným polem a otočené lícem (front side)

Edit > Selection in 3D >  Surface Selection > Select/Deselect on Surface (také přes RMB)

1)      Spustíme nástroj

2)      Za stisku LMB obkreslíme oblast, kterou chceme označit

3)      Stiskneme RMB a vybereme, jestli chceme danou oblast označit „+“ nebo odznačit „-„ (funguje i na odznačení specifických částí sítě)

výběr části sítě, ohraničené definovaným polem a přímo viditelné v náhledovém okně (v případě zdvojených povrchů vybere jen vrchní, viditelný)

Edit > Selection in 3D >  Surface Selection > Select/Deselect In Viewing Direction

výběr všeho, co se nalézá v definovaném poli (i zakrytých částí a částí sítě obrácených rubem)

Edit > Selection in 3D >  Surface Selection > Select/Deselect Through Surface

Označenou oblast sítě odstraníme příkazem Ctrl + Del

Soubory 3D modelů obsahují často redundantní data, která zbytečně navyšují datovou velikost modelu a zvyšují výpočetní náročnost práce s modelem. Nejčastějšími typy redundantních dat jsou vrcholy a polygony definované stejnými souřadnicemi (duplicated vertices, duplicated faces) nebo polygony s nulovou plochou, které jsou definované třemi totožnými vrcholy (tzv. degenerated faces). Před další prací s modelem je také dobré odstranit vrchol a body, které nedefinují facety a zbytečně navyšují velikost souboru.

Model by měl být v ideálním případě tvořen jedinou polygonální sítí, která se dá rozložit do souvislé plochy se všemi normálami směřujícími jedním směrem. Pokud to neplatí a síť obsahuje defekty, označuje se termínem non-manifold – takový objekt by v reálu nemohl existovat. Chyby v síti mohou bránit použití některých editačních nástrojů a mohou také ovlivnit automatizované analýzy sítě. Bezchybnost sítě je také zásadní pro 3D tisk. V tom případě musí být síť navíc uzavřená, bez děr (pro takovou síť se používá termín anglický termín watertight).

3D editační programy obsahují automatizované a poloautomatizované nástroje pro opravu základních nedostatků sítí. Zejména v případě rozsáhlejších chyb, například děr nebo průniků povrchu modelu, je ale nutné porozumět chybě a model editovat na úrovni základních prvků – tedy odstranit chybné prvky a síť nově, manuálně napojit.

Obecne chyby site 1

Obecne chyby site 2

Blender

Nástroje pro čištění sítě jsou v nabídce (Edit mode) Mesh > Clean Up >

… Delete Loose – odstranění „loose“ hran vrcholů a facet

… Merge by Distance – nástroj pro spojení zdvojených prvků sítě. Dovoluje definovat minimální vzdálenost, která může prvky dělit. Prvky, které jsou si bližší nástroj spojí.

Další nástroje pro čištění modelu jsou součástí add-onu Mesh: 3D print toolbar. Add-ony jsou přídavné, úzce zaměřené skripty programu Blender, které se musejí před použitím aktivovat anebo instalovat. Nechtěné add-ony je naopak možné zakázat. Aktivace a deaktivace je možná v menu Edit > Preferences > Add-ons.

Add-on 3D print je vhodný pro kontrolu modelu a výběr problematických prvků. Nástroj Make Manifold ale není vhodný pro větší defekty, jako jsou například chyby v síti. V těchto případech nefunguje dobře a vytváří například vzájemně se pronikající polygony.

Blender add on 3D print

Blender add on 3D print 2

Užitečným pomocníkem je modifier Remesh (modifikátory fungují na celou síť a pracují v Object mode), který nahrazuje původní model nově generovanou polygonální sítí, která sleduje tvar původního modelu, ale má pravidelnou topologii a je bez chyb. Pozor, tato nově generovaná síť neudrží vazbu na texturu!

Blender modifikatory

Remesh nabízí čtyři základní módy, které se od sebe liší především v míře, s jakou je výsledný model vyhlazený. Pro biologické objekty jsou využitelné především módy Smooth a Voxel – oba vytvářejí modely s pravidelnou topologií. U obou také uživatel může nastavit rozlišení výsledné sítě a míru, do jaké tato síť tvarově kopíruje původní model, tedy její detailnost.

V případě módu Voxel je možné nastavit hodnotu Voxel Size čím nižší je, tím detailnější je výsledný model, a Adaptivity, která snižuje rozlišení tam, kde v modelu nejsou detaily. Při Adaptivity 0 je nový model tvořen přibližně stejně velkými facetami. Při vyšších hodnotách se tato uniformita ztrácí, ale zase se redukuje rozlišení všude tak, kde není potřeba.

Blender modifikator Remesh smooth octree

Blender modifikator Remesh smooth scale

V případě módu Smooth jsou to volby Octree depth a Scale. Octree depth nastavuje míru, s jakou nová síť sleduje tvar původní sítě. Nastavená hodnota by měla odpovídat komplexitě modelu a potřebné míře detailnosti. Problém nastává především v místech, kde je model příliš tenký – tam mohou při nedostatečně vysokém nastavení Octree depth vznikat chyby. Pro většinu biologických objektů, jako jsou například kosti, postačuje hodnota 8–10. Hodnota Scale je pak přímo úměrná počtu prvků, které tvoří model.

Blender modifikator Remesh voxel adaptivity

MeshLab

Nástroje pro odstranění redundantních dat a defektů sítě jsou součástí nabídky Filters > Cleaning and Repairing.

V okně Layer Dialog aktivujeme model, který chceme editovat (LMB)

Následně aplikujeme nástroje z nabídky Filters > Cleaning and Repairing…

…> Remove Duplicated Vertex – odstraní zdvojené vrcholy

…> Remove Duplicate Faces – odstraní zdvojené polygony

…> Remove Zero Area Faces – odstraní nulové polygony

…> Remove Unreferenced vertex – odstraní vrcholy, které nejsou součástí žádného polygonu (samostatné body)

 Další defekty je možné odstranit kombinací nástrojů k výběru non-manifold prvků a jejich následného odstranění. Výběrové nástroje jsou součástí nabídky Filters > Cleaning and Repairing…

… > Select Self Intersecting Faces – označí sebeprotínající se vrcholy

… > Select non Manifold Edges – označí hrany, které nejsou stranou žádné facety

… > Select non Manifold Vertices – označí vrcholy, které nejsou součástí facety

GOM Inspect – odstranění redundantních dat

Program GOM Inspect obsahuje nástroj Eliminate Mesh Errors, který odstraňuje redundantní data společně s defekty polygonální sítě.

Označíme celý model – stiskem RMB v pracovním okně > Select all

Spustíme nástroj čištění modelu – Operations > Mesh > Eliminate Mesh Errors

Po vyčištění modelu program zobrazí informace o počtu opravených chyb různého typu.

Digitální model je velmi často tvořen nejen hlavní polygonální sítí, ale také větším množstvím drobných izolovaných sítí, které vznikají jako artefakty skenování (fragmenty, zdvojení povrchu, okolí atp.) nebo předchozích editačních zásahů. Pokud jsou izolované sítě součástí jednoho souboru, modelu, většina editačních programů je nerozliší a pracuje s modelem jako s celkem. Izolované sítě mohou působit potíže při aplikaci některých editačních a analytických nástrojů (např. zaplňování děr nebo měření objemu). Pokud fragmentární sítě nenesou využitelnou informaci, přistupujeme k jejich odstranění.

Ne vždy jsou izolované sítě nežádoucí součástí modelu. Může jít o sítě, které jsou naskenovány správně a mohou být využitelné například při vyplňování děr. Odstraněním těchto sítí můžeme přijít o podstatnou část informace.

Blender

Dobře využitelným nástrojem pro odstranění izolovaných fragmentů je Select linked (Edit mode). Tento nástroj označí všechny prvky, které jsou propojeny s vybraným prvkem a funguje dvěma způsoby:

1)      v Edit mode označte libovolný prvek sítě, který chcete zachovat

2)      všechny prvky této sítě označte stiskem Ctrl + L (nebo Select > Select linked > Linked). Alternativně umístěte kurzor nad prvek sítě, kterou chcete zachovat, a stiskněte L.

3)      invertujte výběr, tedy označte všechny neoznačené prvky modelu, stiskem Ctrl + i (nebo Select > Invert)

4)      označené fragmenty smažte

MeshLab

MeshLab umožňuje odstranit polygonální sítě na základě definované velikosti.

1)      Spusťte nástroj pro odstranění fragmentů – Filters > Cleaning and Repairing > Remove Isolated pieces (wrt Diameter)…

2)      Definujte velikost polygonálních sítí, které mají být odstraněny. Chcete-li odstranit všechny izolované fragmenty, bez ohledu na jejich konkrétní velikost, můžeme nastavit hodnotu „perc on“ např. na 50. Při tomto nastavení budou odstraněny všechny fragmenty menší než 50 % velikosti celého modelu.

Ve stejném dialogovém okně můžete nastavit velikost odstraněných fragmentů také v absolutní hodnotě „world unit“. Varianta stejného nástroje, Remove Isolated pieces (wrt Face num.), pak umožňuje nastavit velikost fragmentů v počtu polygonů.

3)      Fragmenty odstraníte příkazem Apply

GOM Inspect

1)      Spusťte nástroj Select Path – Edit > Selection in 3D > Select Path

2)      LMB klikněte na model

Tento nástroj slouží k označení jedné, spojité polygonální sítě. Pokud kliknete na hlavní síť, která tvoří model, označí se pouze ta a izolované fragmenty zůstanou neoznačené (zelené).

3)      Použijeme nástroj Invert Selection - Edit > Main Selections > Invert Selection

Nástroj Invert Selection slouží k obrácení výběru, po jeho použití by měly být vybrány pouze izolované fragmenty.

4)      Ověřte, že jsou vybrány pouze fragmenty, které chcete odstranit. Fragmenty, které nechcete vymazat, odznačte nástrojem Select Path a stisknutím Ctrl + LMB

5)      Označené sítě odstraňte příkazem Ctrl + Del

Program také umožňuje výběr všech sítí menších než je definovaná velikost – Edit > Selection in 3D > Other selections > Select Patches By Number of Points.... Maximální velikost sítí může být definována procenty vrcholů celého modelu (Max. percentage) nebo počtem vrcholů (Max. number of points)

Polygonální sítě tvořící 3D model často obsahují velké množství děr. Nemusí jít pouze o díry odpovídající přirozeným otvorům modelovaného objektu nebo díry vzniklé v místech, která nemohla být nasnímána, např. z důvodu zákrytu nebo špatné dostupnosti. Velké množství nepatrných děr vzniká také v důsledku chybného generování polygonální sítě, jde o artefakty tvorby modelu.

Díry v polygonální síti mohou být překážkou aplikace některých analytických nástrojů (např. měření objemu, vytváření rovinných řezů). Úplná uzavřenost polygonálních sítí je nutná také pro 3D tisk.

Blender

Základním nástrojem pro zaplnění děr v polygonálních sítích je Mesh > Clean Up > Fill holes, který funguje v Edit mode, po výběru celého modelu nebo alespoň té jeho části, která obsahuje díru. Nástroj sám detekuje díru v polygonálním modelu a vyplní ji novou facetou. Pokud je ale díra ohraničená více než třemi hranami, vytváří nástroj jednu mnohostrannou facetu, která je nevhodná pro další práci s modelem. Nástroj je možné kombinovat s tvorbou nových hran (stisk klávesy F po označení dvou vrcholů, které má nová hrana propojovat) a triangulací modelu s vyplněnými dírami (Mesh > Face > Triangulate Faces).

Blender zaplneni der fill holes 1

Mnohem vhodnějšími nástroji pro opravu rozsáhlejších děr v modelech, a především těch, které zobrazují organické tvary, jsou nástroje Fill a Grid Fill z nabídky Face (Edit mode). Tyto nástroje vyplní díru nově generovanou sítí s facetami, která lépe odpovídá zachovalé geometrii a lépe se s ní dále pracuje.

o   pro správné fungování nástrojů Fill… je potřeba, aby na okraji sítě nebyly přítomny volné hrany a vrcholy (dá se řešit výběrem tzv. non-manifold prvků příkazem Select > Select All by Trait > Non Manifold a následným odmazáním Del + výběr prvků k vymazání). Překážkou fungování výběrových nástrojů je také přítomnost okrajových facet s dvěma volnými hranami (ty je potřeba odmazat, nejlépe výběrem volného vrcholu a jeho smazáním).

o   u obou nástrojů je potřeba vybrat pouze hrany obkružující síť. Nejlépe je v Edit mode přepnout na editaci hran a vybrat jednu z hran na okraji díry příkazem Shift + Alt + LMB. Tím vyznačíme celý obvod díry.

o   Následně je možné použít jeden z nástrojů. Lepší výsledky poskytuje Face > Grid Fill, který vytváří pravidelnou síť tvořenou čtyřbokými facetami. Tento nástroj ale vyžaduje sudý počet okrajových hran – to je možné řešit buď vhodným odmazáním vybraného polygonu na okraji díry nebo naopak vytvořením polygonu nového (výběrem dvou vrcholů okraje a stiskem F).

Blender zaplneni der fill holes 2

Blender zaplneni der fill holes 3

Blender – zaplnění děr Face > Fill

GOM Inspect - vyplňování děr v modelu

GOM Inspect nabízí nástroj pro automatické zaplnění děr definovaných rozměrů, který je vhodný pro vyplnění malých děr v polygonální síti. Pro vyplnění větších děr je k dispozici manuální nástroj, poskytující větší kontrolu nad tvarem výplně. Komplexní díry mohou být před vyplněním přemostěny za pomoci polygonálního můstku. Pokud je model tvořen dvěma nezávislými polygonálními sítěmi, nemohou být tyto sítě spojeny za pomoci automatického vyplňování děr (díry musí být zcela ohraničena polygony). V takových případech využijeme k propojení sítí polygonální můstek a až následně vzniklé díry vyplňujeme. Stejný postup zvolíme v případě, kdy chceme fragment sítě, umístěný v prostoru díry, využít pro tvorbu výplně.

Automatické zaplňování

1)      Označte celý model – LMB > Select All.

2)      Spusťte nástroj pro automatické vyplňování – Operations > Mesh > Close holes > Automatically…

3)      Nastavte parametry děr, které chceme automaticky zaplnit (podle obrázku níže).

U řady nástrojů lze parametry jejich použití nastavit automaticky, kliknutím Ctrl + LBM na relevantní oblast polygonální sítě. Automatické vyplňování nastavíme kliknutím na okraj díry tak, že budou vyplněny díry stejné a menší velikosti.

GOM automaticke vyplneni der

4)      Nástroj aplikujeme stiskem Apply

Manuální zaplňování

1)      Spusťte nástroj manuálního vyplňování děr – Operations > Mesh > Close holes > Interactivelly... nebo příslušnou ikonou.

2)      Díru, kterou chcete editovat, vybereme kliknutím Ctrl + LMB do blízkosti jejího okraje

3)      Po nastavení parametrů výplně aplikace dopředu vypočítá její tvar (v případě složitějších děr může tato operace trvat několik sekund).

4)      Nastavení Filling result měníme podle požadovaného výsledku. V případě některých děr je dobré zvolit jemnější přechod, respektující tvar okolí díry, v případě přirozených děr můžeme použít rovnou výplň (Plane–based).

5)      Výplň aplikujte příkazem Apply

6)      Celý proces upakujte u dalších děr modelu

GOM manualni vyplneni der 1

GOM manualni vyplneni der 2

Vyplňování děr za pomoci polygonálního můstku

Vytvoření polygonálního můstků umožňuje lépe přizpůsobit tvar výplně okrajům a očekávanému tvaru záplaty

 1)      Spusťte nástroj Mesh Bridge – Operations > Mesh > Close holes > Mesh Bridge...

 2)      Kliknutím LMB + Ctrl k okrajům díry definujte začátek a konec polygonálního můstku.

 3)      Hodnotou Tangential tension nastavíte zakřivení můstku – čím menší hodnota je, tím více můstek respektuje tvar krajů.

 4)      Můstek vytvořte volbou Ok.

 5)      Nové díry zaplňte nástrojem pro interaktivní vyplňování děr.

GOM manualni vyplneni der 3 mustek

MeshLab - vyplňování děr v modelu

Program MeshLab obsahuje nástroj, který automaticky vyplňuje všechny díry do velikosti definované počtem polygonů ohraničujících díru.

 1)       Spusťte nástroj automatického vyplňování děr – Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Close holes

 2)      V poli Max size to be closed definujte max. velikost vyplňovaných děr v počtu hran, které je ohraničují. Pro vyplnění drobných děr zvolte nějakou přibližnou hodnotu, např. 20 (při nastavení na tuto hodnotu budou editovány všechny díry, které jsou ohraničeny dvaceti a méně hranami). Nastavení příliš vysoké hodnoty by mohlo vést k nechtěnému uzavření větších děr.

 Volba Prevent creation of self intersecting faces zamezí vytvoření sebeprotínajcích se polygonů, které jsou chybou sítě.

 3)      Díry uzavřete příkazem Apply

Redukce rozlišení je krokem, ke kterému můžeme přistoupit v různých fázích editace modelu. V ideálním případě pracujeme s modelem v původním, maximálním rozlišení, daným např. nastavením 3D skenování. S rostoucím rozlišení modelu však úměrně stoupá velikost souboru a výpočetní náročnost jeho zpracování, proto často přistupujeme k redukci rozlišení na počátku celé editace tak, abychom snížili její výpočetní náročnost. Zvolené rozlišení je vždy kompromisem mezi množstvím uchované informace, zachycených detailů, a velikostí souboru.

Blender – redukce rozlišení

Program Blender nabízí hned několik možností, jak snížit rozlišení polygonálních modelů.

Modifikátor Decimate (Object Mode) a jeho mód „Collapse“ snižuje počet face s ohledem na geometrii modelu – tedy redukuje facety méně v oblastech se složitou geometrií. Zásadní je volba Ratio, která udává, jaký podíl facet zůstane zachovaný (například při nastavení na hodnotu 0,5 bude výsledný model tvořen polovičním počtem facet než původní model). Při zaškrtnutí volby triangulate bude výsledný model tvořen pouze trojúhelníkovitými polygony.

Další možností je využití nástroje Decimate geometry (Edit Mode). Také tento nástroj umožňuje ve svém dialogovém okně nastavit podíl vrcholů modelu, které zůstanou zachovány.

MeshLab – redukce rozlišení

1)      V Layer Dialog aktivujte model (LMB), jehož rozlišení chcete redukovat

2)      Spusťte nástroj redukce rozlišení -  Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Quadric Edge Collapse Decimation...

3)      Nastavte parametry

Target number of faces – určuje počet polygonů výsledného modelu

Preserve Normal, Preserve Topology, Preserve Boundary – volby zabraňují větším změnám v geometrii modelu. Při aktivace bude zachováno směrování polygonů, redukce rozlišení nepovede ke změnám topologie modelu, např. vyplnění děr v modelu, a ke změnám tvaru děr v polygonální síti.

4)      Aplikujte

Jednotlivé volby jsou podrobně popsány v nápovědě, která může být aktivována tlačítkem Help v dialogovém okně. Stejná nápověda je k dispozici u většiny nástrojů.

GOM Inspect – redukce rozlišení

1)      Vyberte celý model – RMB v prostoru pracovního okna > Select All…

2)      Spusťte nástroj pro redukci rozlišení Thin Mesh – Operations > Mesh > Thin…

3)      Zvolte nastavení Surface tolerance a zadejte maximální odchylku, kterou může mít nový model od originálu. Můžete aktivovat také volbu Max. edge length, která omezuje délku hran nově vzniklých polygonů.

Např. při nastavení Surface tolerance na hodnotu 0.2 a Max. edge length 2 bude výsledkem redukce polygonální síť, která se tvarově neliší od původní sítě o víc než o 0,2 mm a jejíž vrcholy nejsou od sebe dál než 2 mm.

4)      Redukci spusťte tlačítkem Apply

Druhou možností je nastavení přesného počtu vrcholů redukované polygonální sítě (Number of points). Výhodou nastavení maximální odchylky je, že nemusí být specifikován konkrétní počet bodů, závislý na velikosti sítě a její složitosti, ale jen tvarová tolerance.

GOM redukce rozliseni

Pokud mají být modely využity pro měření ve virtuálním prostředí, musejí souřadnice jejich bodů odpovídat reálným rozměrům zachycených objektů.

Pokud tomu tak není, je možné model kalibrovat. Pro tuto operaci je potřeba znát skutečnou hodnotu takového délkového rozměru modelu, který může být přesně změřen na modelu i ve skutečnosti. Nejspolehlivější je skenovat s modelem současně i měřítko, využít se dá ale také některý dobře definovaný rozměr.

Kalibrace modelu se následně provede jeho zvětšením nebo zmenšením podle koeficientu, který vypočítáme jako poměr mezi skutečnou hodnotou vzdálenosti a její hodnotou naměřenou na modelu.

Blender – změna velikosti digitálního modelu

Změna velikosti volnou rukou – po vybrání modelu (Object mode) stiskněte S pro aktivaci módu pro změnu velikost. V tomto módu se model zvětšuje nebo zmenšuje v závislosti na poloze kurzoru vůči pivot point (bodu v prostoru, který je středem otáčení, škálování, posunu a zrcadlení modelu). Stiskem klávesy, X, Y nebo Z je možné uzamknout zvětšování objektu na jednu osu. Větší kontrolu poskytuje ovládací gizmo pro změnu velikosti, které můžete zobrazit stiskem příslušné ikony v levém vertikálním menu pracovního okna.

Změna zadáním koeficientu zvětšení/zmenšení – velikost modelu je možné změnit také zadáním přesné hodnoty změny velikosti v dialogovém okně Item > Transform nebo v okně Object properties.

V dialogovém okně Item > Transform jsou nad sebou vzájemně provázané položky Scale a Dimensions – ! pro zachování tvaru modelu je nutné do všech tří políček – x, y i z vepsat stejný koeficient tak, aby byla velikost ve všech třech dimenzích stejně.

Blender – změna velikosti volnou rukou

Blender – změna velikosti zadáním koeficientu

Specifikem programu Blender je, že každý model je tvořen dvěma objekty. Jedním objektem je samotná geometrie modelu (ObData) tak, jak byl do programu importován. Druhý objekt nese informaci o poloze, orientaci a velikosti geometrie, respektive o jejich změnách učiněných v programu (tento objekt sám o sobě nevidíte, je pouze souhrnem parametrů). Tyto dvě části modelu jsou vzájemně provázány a program zobrazuje danou geometrii (ObData) v pozici, orientaci a velikosti definované druhým objektem – program geometrii zobrazuje už s aplikovaným posunem, rotací nebo zvětšením a stejně tak model exportuje. Do jisté míry se ale oba objekty, načtený model a informace o poloze, orientaci a velikosti, editují samostatně a má to své výhody. Výše zmíněné nástroje totiž ovlivňují pouze samotnou informaci o velikosti, a ne geometrii model – proto mění nastavení Scale, jako kdyby původní model byl zvětšený nebo zmenšený o daný koeficient. Samotná geometrická informace však stále změněna není. Proto když Scale změníme na 1, vrátíme se k původní velikosti modelu. Program Blender nabízí také možnost skutečně aplikovat parametry druhého objektu na geometrii, tedy přepočítat souřadnice jejích prvků.  To se provádí nástroji v nabídce Object > Apply. Například v případě změny velikosti se jedná o nástroj Apply > Scale. Po jeho aplikaci se hodnoty Scale změní na 1 a hodnoty Dimensions zůstanou změněny. Po tomto zásahu už se není možné vrátit jednoduše k původní velikosti modelu. Může se ale měnit jeho velikost nanovo.

MeshLab – změna velikosti modelu

Pro změnu velikosti modelu slouží nástroj Transform: Scale (Filters > Normals, Curvatures and Orientation > Transform: Scale...)

 1)      Označte příslušný model a spusťte nástroj transform: Scale

 2)      Do pole X Axis zadejte vypočtený poměr

 3)      Zaškrtneme pole Uniform Scaling, tak dojde k uniformní transformaci modelu. Pokud by tato volba nebyla zaškrtnuta, model by se měnil jen podél jedné ze souřadnicových os a došlo by ke změně jeho tvaru.

 Díky zaškrtnutí pole Freeze Matrix dojde rovnou k přepočítání modelu (viz okno Roto-translační matice).

 4)      Velikost modelu změníme příkazem Apply.

GOM Inspect – změna velikosti modelu

Nástroje pro změnu velikosti modelu jsou v nabídce Operations > Alignment > Single Element Transformation > Scale…

1)      Model aktivujte kliknutím LMB na jméno modelu v seznamu Elements.

 2)      Spusťte nástroj Scale, vybereme volbu By factor – změnu velikosti na základě zadaného faktoru.

 3)      Zadejte faktor změny velikosti a aplikujeme.

Blender – volné polohování modelů

K posunu a rotaci modelů volnou rukou slouží gizma (v dalším textu upřednostníme tento anglický výraz před jeho českou obdobou „manipulační táhla“) Move a Rotate (Object mode). Ty je možné aktivovat ikonami ve vertikálním menu u levého okraje. S objekty se manipuluje podél os, rovin nebo volně, s pomocí různých částí zobrazených ovladačů.

Posun a rotaci objektu je možné aktivovat také stiskem kláves G, respektive R. V tomto případě však nejsou zobrazeny gizma, ale s objektem se rovnou manipuluje posunem myši. V obou případech se nejprve spustí posun a rotace ze směru pohledu na model. Stiskem klávesy x, y nebo z je však možné přepnout do posunu podél těchto os, respektive do rotace okolo těchto os. V kombinaci s klávesou shift pak klávesy x, y a z nastavují rovinu posunu a rotace. Tyto klávesové zkratky jsou velmi efektivním prostředkem k polohování modelů.

Přesné polohování je dále možné zadáváním hodnot polohy modelu v dialogovém okně Transform, a to pro rotaci a posun a každou osu zvlášť. Pro oba typy transformace platí stejně jako pro zvětšení, že v první řadě ovlivňujeme parametry, přes které je objekt zobrazován, a ne samotné vrcholy objektu (více v oddíle Změna velikosti modelu).

Blender zmena polohy modelu

Blender zmena orientace modelu

Posun i rotace jsou vždy vztahovány k tzv. pivot point (bodu v prostoru, který je středem otáčení, škálování, posunu a zrcadlení modelu). Pivot pointem je ve výchozím nastavení počátek soustavy souřadnic modelu. Uživatel také může transformace vztáhnout k tzv. 3D kurzoru v rozevíracím menu u horního okraje pracovního prostoru (bodu v pracovním prostoru, který uživatel umisťuje podle svých potřeb stiskem shift + RMB). Pivot point modelu může být umístěn nevhodně. To je situace, kdy se například nachází výrazně mimo samotný model, se kterým se tak špatně manipuluje. Změnit polohu pivot point je možné přes volby Object > Set origin > Origin to …   

Blender zmena pivot point

MeshLab – volné polohování modelů

K volnému polohování digitálních modelů slouží nástroj Manipulators Tool.

1)      V seznamu Layer Dialog aktivujte model, který chcete polohovat.

2)      Spusťte nástroj Manipulators Tool.

3)      Stiskem T aktivujeme změnu polohy, stiskem R aktivujeme otáčení.

4)      Při stisknutém LMB nastavte myší novou polohu, respektive orientaci modelu.

Stisknutím X, Y nebo Z můžeme zafixovat rovinu, podél které bude model posunován, resp. osu, okolo které bude model rotovat. Další možnosti ovládání jsou uvedeny v dialogovém okně nástroje v levém horním rohu pracovního okna.

5)      Novou polohu, orientaci aplikujte stiskem tlačítka Enter. Stiskem Backspace můžete nastavené polohování zrušit. Celý proces můžete libovolně opakovat.

Stejně jako je tomu u jiných editačních nástrojů, je i v tomto případě k modelu nejdříve připojena roto-translační matice (v programu MeshLab je zobrazena v pravém dolním rohu pracovního okna). Přes tuto matici program model zobrazuje. Aplikovat na model ji můžete příkazem Freeze Current Matrix (možnost se zobrazí po stisku LMB na název objektu v Layer Dialog). Pokud byste to neudělali, model se například exportuje v původní poloze.

MeshLab rotace a posun modelu

GOM Inspect – změna polohy a orientace modelu

Nástroje pro polohování modelu jsou součástí nabídky Operations > Alignment > Single Element Transformation >…

Nástroje neumožňují volné polohování, jako je tomu u aplikace MeshLab, a pro virtuální rekonstrukci jsou velmi obtížně použitelné.

… Translate

Vektor posunu definujte dvěma body, které umístíte na model kliknutím Ctrl + LMB.

… Rotate

Rotaci definujte úhlem otočení a osou, okolo které model rotujete.