一、基于照片的3D建模軟件

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從物體的照片來進(jìn)行3D模型的構(gòu)建，是計算機圖形學(xué)和計算機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或者手機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。

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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的。

(1) ???Autodesk 123D Design 是一款免費的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。

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(2) ???Autodesk 123D Catch是建模軟件的重點，用戶使用相機或手機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)。

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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)。

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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，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。

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二、 基于掃描（逆向設(shè)計）的3D建模軟件

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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。

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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)用程序運用于快速制造，或者作為對CAD軟件的補充。

2. ??????RapidForm

RapidForm是韓國INUS公司出品的逆向工程軟件，提供了新一代運算模式，可實時將點云數(shù)據(jù)運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。

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3. ??????ReconstructMe

ProFactor公司開發(fā)的ReconstructMe是一個功能強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。

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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，填補漏洞、清理數(shù)據(jù)、進(jìn)行測量、導(dǎo)出數(shù)據(jù)等。

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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。

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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。

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