Создание дополнения отладки 3D моделей органов человека в «Blender»

ВВЕДЕНИЕ. Данный инструмент является актуальным, так как после создания человеком трехмерной модели возникают некоторые несоответствия и в последствии чего, при печати модели, она является отличным от модели на экране. Подготовка моделей со сложной геометрии и построение сложных полигонов для них, является одной из проблем при экспорте и дальнейшем практическим применении моделей. Создание специального программного обеспечения для этой цели не является хорошей идеей, поскольку для программирования требуется значительное время и еще больше времени для отладки. В то же время существует достаточно качественное бесплатное программное обеспечение, где возможно создавать дополнения, и, которое позволяет создавать геометрические модели. А также установка и программирование дополнения осуществляется довольно просто.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ

 Целью проекта является создание дополнения для отладки моделей в программном обеспечении Blender. В данном дополнении должны быть инструменты визуализации для удобного перехода между отображением объектов, редактирования объектов, масштабирования, библиотеку с моделями костей человека для быстрого доступа к моделям для последующих манипуляций, проверки моделей на ошибки, а также быстрое сохранение модели. Данное дополнение должно быть простым и понятным в использовании для любого пользователя. Дополнение может быть применима в как в медицинских учреждениях, так и для студентов в качестве продукта для ознакомления. Поэтому, для создания инструмента понадобились бесплатные технологии, которые в то же время являются очень мощными в сравнении с платными аналогами, и чтобы сама программа занимала меньше места для экономии места на диске, а также для быстрого скачивания из сети Интернет.  В медицинских учреждениях и лабораториях этот продукт можно использовать в качестве подготовки протеза для печати на 3D принтере.

При проектировании дополнения были созданы следующие классы:

· Осмотр модели камерой (просмотр композиции под разными перспективами)

· Редактирование модели

· Масштабирование

· База с моделями костей человека

· Проверка модели на ошибки:

1) Полигонная сетка - Проверяет, что сетка имеет внутреннее / внешнее (многообразие), а связанные грани не перевернуты в противоположных направлениях.

2) Пересечения – Проверка пересекающихся граней в сетке

3) Кривые грани – проверка граней на не плоскость

4) Толщина – проверка толщины стенки объекта

5) Острота – проверка острых областей объекта

6) Свес – проверка свисающих граней. При печати без поддерживающего материала существует предел в той степени, в которой грани могут выступать. Обычно это величина в 45 градусов.

· Вывод информации проверок модели

· Экспорт модели

Программа, для которой разработан пакет дополнения является Blender. Blender – полностью бесплатный программный пакет для создания 3D-компьютерной графики, включая моделирование, анимацию, рендеринг, постпроцессинг, а также редактирование видео и звука. Инструменты моделирования позволяют работать с геометрическими примитивами (полигональные модели, кривые Безье, поверхности NURBS), а также конфигурирование интерфейса, создание управляющих скриптов и скриптов Python. Он выпущен под лицензией GNU GPL; официальный сайт http://www.blender.org; [1] Программирование в среде Blender осуществляется с помощью языка программирования Python. Данный язык является сильным и универсальным способом расширения функциональных возможностей Blender. Python - простой в освоении и чтении язык, который является одним из высокоуровневых языков. Как и Blender его можно свободно использовать и распространять копии этого программного обеспечения, читать его документацию. В основе свободного программного обеспечения лежит идея сообщества, которое делится своими знаниями. Это одна из причин, по которым Python так хорош: он был создан и постоянно улучшается сообществом, которое просто хочет сделать его лучше. Имея в союзе две технологии, было создано дополнение для Blender.

«BONES» ДОПОЛНЕНИЕ ДЛЯ BLENDER. Программный пакет Blender имеет мощные инструменты для создания моделей геометрии и рендеринга. Однако при подготовке данных для дополнения следует учитывать версию программы, а также синтаксис языка программирования, который очень привередлив, и скрипт не сработает если, например, иерархия функций и условий будет построена неверно. Когда в некоторых системах компилятор принимает более 1000 строк кода в одну строку. Blender же требует следовать строгим правилам написания.[2]

И после компиляции Blender выводит ошибку, которая приведена на Рис. 1.

Рисунок 1. Ошибка синтаксиса

Состав дополнения. В состав надстройки входит набор скриптов на языке Python:

Настраиваемые панели инструментов дополнения содержат набор операторов для создания, редактирования, экспорта и проверки моделей костей человека на ошибки после моделирования (острых и свешенных областей, пересекающихся граней сетки и т.д.) инструменты для масштабирования и изображения объектов на поверхности, изображенные на Рис. 2.

Рисунок 2. Панель инструментов дополнения «Bones»

Установка дополнения. Для этого необходимо выполнить следующие шаги:

· Распакуйте архив с дополнением и скопируйте в папку с дополнениями Blender (в случае Windows, обычно это папка C: \ Users \ username \ AppData \ Roaming \ Blender Foundation \ Blender \ 2.79 \ scripts \ addons или C: \ Program Files \ Blender Foundation \ Blender \ 2.79 \ scripts \ addons)

· запустите Blender, откройте редактор настройки из меню File -> Пользовательские настройки (Ctrl Alt U), выберите вкладку «Надстройки» из открытого окна;

· Введите в поле поиска «bones» и поставьте галочку напротив

· После этого у Вас появится вкладка Bones на панеле инструментов. Чтобы при следующем входе не пришлось заново вызывать панель нажмите Save User Settings/Сохранить пользовательские настройки в окне надстроек. [3]

ВЫВОДЫ Мы рассмотрели дополнение программы Blender для редактирования и отладки костей человека, написанного с помощью интерпретатора Python. Где были созданы, с помощью интерпретатора Python, функции для информирования об тех или иных ошибок в модели, а также второстепенные, но не менее важные функции для масштабирования, разъединение и соединение двух или более объектов для получения единой модели  и т.д. В результате пользователь работает с этими функциями как с единой программной системой, которая представляет собой инструментарий важных этапов отладки трехмерной модели.