Pln½ text prce - Masarykova univerzita

MASARYKOVA UNIVERZITAFAKULTA INFORMATIKY

}w�� !"#$%&'()+,-./012345<yA|Tvorba databáze 3D modelu

somatoskopických znakuobliceje

BAKALÁRSKÁ PRÁCE

Jan Kalát

Brno, jaro 2013

Prohlášení

Prohlašuji, že tato bakalárská práce je mým puvodním autorskýmdílem, které jsem vypracoval samostatne. Všechny zdroje, pramenya literaturu, které jsem pri vypracování používal nebo z nich cerpal,v práci rádne cituji s uvedením úplného odkazu na príslušný zdroj.

Jan Kalát

Vedoucí práce: Mgr. Igor Chalás

iii

Podekování

Zároven bych rád podekoval Mgr. Igorovi Chalásovi za vedení mébakalárské práce a pomoc pri její tvorbe. Také bych rád podekovalcelé své rodine a prátelum za projevenou podporu a pomoc.

v

Shrnutí

Cílem této práce je vytvorení databáze 3D modelu somatoskopic-kých znaku obliceje, prototypických hlav, webového rozhraní propráci s databází a návrh komunikace mezi databází a programemFidentis. Práce podrobne popisuje jednotlivé techniky pro modelo-vání, extrakci znaku a tvorbu prototypických hlav a vysvetluje pro-blematiku somatoskopických znaku. Dále se zameruje na strukturudatabáze a vysvetluje zpusob práce s webovým rozhraním a jeho lo-giku. Na výsledných modelech je predstaven obsah databáze a uká-zkové rešení jejich tvorby a pokládá tím základ pro další navazujícípráce.

vii

Klícová slova

3D grafika, 3D model, somatoskopické znaky, prototypická hlava,tvorba databáze, tvorba webového rozhraní, Autodesk 3ds Max, Au-todesk MudBox, lidský oblicej

ix

Obsah

1 Úvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Predstavení projektu Fidentis . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Obsah jednotlivých kapitol . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Digitalizace a zpracování 3D modelu . . . . . . . . . . . . . 52.1 Úvod do problematiky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Rozdelení skeneru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2.1 Mechanické 3D skenery . . . . . . . . . . . . . . 62.2.2 Optické 3D skenery . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2.3 Laserové 3D skenery . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2.4 Destruktivní 3D skenery . . . . . . . . . . . . . . 72.2.5 Ultrazvukové 3D skenery . . . . . . . . . . . . . 82.2.6 Rentgenové 3D skenery . . . . . . . . . . . . . . 8

2.3 Použitý harware a software . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3.1 Predstavení skeneru Vectra M1 . . . . . . . . . . 82.3.2 Predstavení programu MeshLab . . . . . . . . . 9

2.4 Zpracování nasnímaných 3D modelu . . . . . . . . . . . 92.4.1 Spojení jednotlivých cástí nasnímaného obliceje 9

3 Tvorba vzorových modelu pro jednotlivésomatoskopické znaky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Úvod do somatoskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.1.1 Prehled jednotlivých somatoskopických znakuobliceje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.1.2 Základy tvorby a extrakce somatoskopickýchznaku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.2 Predstavení programu Autodesk 3ds Max 2012 . . . . . 123.2.1 Prehled použitých nástroju a technik . . . . . . . 12

3.3 Prehled tvorby a extrakce jednotlivých somatoskopic-kých znaku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3.1 Celo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3.2 Obocí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3.3 Oci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3.4 Nos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.5 Rty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.6 Brada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.3.7 Uši . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1

3.4 Dostupnost modelu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Tvorba prototypických hlav . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1 Úvod do problematiky tvorby prototypických hlav . . 214.2 Analýza hlavních komponent - PCA . . . . . . . . . . . 214.3 Výber podkladu pro prototypické hlavy . . . . . . . . . 214.4 Postupný vývoj . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.5 Základy tvorby prototypické hlavy . . . . . . . . . . . . 244.6 Predstavení programu Autodesk MudBox 2013 . . . . . 244.7 Prehled použitých nástroju a technik . . . . . . . . . . . 24

5 Tvorba databáze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.1 Nároky na databázi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.2 Posouzení možností . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3 Návrh databáze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.4 Implementace databáze . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6 Tvorba webového rozhraní pro úpravu dat databáze . . . . 396.1 Nároky na webové rozhraní . . . . . . . . . . . . . . . . 396.2 Posouzení možností . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396.3 Návrh webového rozhraní . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

6.3.1 Prihlašování se do webového rozhraní pro úp-ravu 3D modelu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

6.3.2 Vkládání a úprava jednotlivých dat . . . . . . . 396.3.3 Vkládání a úprava dat o osobách . . . . . . . . . 406.3.4 Vkládání a úprava výrezu obliceje . . . . . . . . 436.3.5 Vkládání a úprava prototypických hlav . . . . . 436.3.6 Implementace webového rozhraní . . . . . . . . 43

7 Logika komunikace programu Fidentis a databáze . . . . . 457.1 Nároky na logiku komunikace . . . . . . . . . . . . . . 457.2 Návrh logiky komunikace . . . . . . . . . . . . . . . . . 457.3 Implementace logiky komunikace . . . . . . . . . . . . 45

8 Záver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 Prílohy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2

1 Úvod

Pocítacová grafika je specializovaný podobor informatiky, který pou-žívá pocítace jako nástroje pro vykreslení, zobrazení a animaci. Jednáse v podstate o jednu z cástí grafiky. Slovní spojení „pocítacová gra-fika“ zavedl v roce 1960 William Fetter. Na toto navázala 3D pocíta-cová grafika v 60. letech 20. století zejména díky univerzite v Utahua Davidovi Evensemovi, který roku 1968 založil projekt na rozvojpráve tohoto odvetví. [12]

3D modelování je proces vytvárení matematické reprezentace po-vrchu trojrozmerných objektu skrze specializovaný software. Jednáse o vytvárení reálných scén pomocí základních tvaru (krychle, koule,válec, jehlan atd.) a jejich následné úpravy deformacními nástroji.Z tohoto všeho vzniká sít’ polygonu. Z uvedených 3D modelu sepoté vytvárí 2D náhledy, a to díkyrenderování, které je provádenoruznými algoritmy pro vykreslování. V dnešní dobe se používá pro3D modelování celá rada programu (Maxon Cinema 4D, Autodesk3ds Max, Autodesk MudBox atd.), které usnadnují práci díky jedno-duchým nástrojum. [11]

Mým úkolem je práce s 3D modely lidských hlav, jejich soma-toskopickými znaky. Jedná se o to, že oblicej se skládá z nekolikazákladních prvku (celo, oci, nos, uši, ústa a brada). Každý z výšeuvedených prvku se vyextrahuje a vytvorí se z nich databáze prodalší využití v oblasti somatoskopie a výuky antropologie. Do tétodatabáze jsou zarazeny i prototypické hlavy. Pro úpravu databáze jevytvoreno jednoduché webové rozhraní bežící na serveru fidentis.cz.Také je vytvoren návrh komunikace mezi databází a programem Fi-dentis.

Pro získání skenu je použito skenovací zarízení Vectra M1, kterévlastní Prírodovedecké fakulta Masarykovy univerzity. Modely jsouupraveny v již výše zmínených programech Autodesk MudBox aAutodesk 3ds Max. Úpravy spocívají v lokalizaci jednotlivých kom-ponent, zejména jejich hlavních a okrajových oblastí, u kterých semusí postupovat velmi obezretne pro dodržení co možná nejvetšípresnosti.

V soucasné dobe je naskenováno více než jeden tisíc ruzných lidí.To poskytuje už slušný základ pro výber jednotlivých somatoskopic-

3

1. ÚVOD

kých znaku a také vytvárí dobrý základ databáze.Další pokracování této práce spocívá v dotvorení alespon jedno-

ho modelu pro každý somatoskopický znak a jeho varianty a dálevymodelování vetšího poctu prototypických hlav.

1.1 Predstavení projektu Fidentis

Zkratka projektu FIDENTIS znamená Forensic Facial IdentificationSoftware neboli software pro forézní identifikaci obliceje. Jedná se oprojekt Laboratore interakce cloveka s pocítacem Fakulty informa-tiky a Ústavu antropologie Prírodovedecké fakulty Masarykovy uni-verzity v Brne. Výsledkem tohoto projektu je software pro vytvárenía úpravu libovolné kombinace somatoskopických znaku, porovná-vání 3D modelu lidských tvári a simulaci ageingu.

1.2 Obsah jednotlivých kapitol

Každý jeden problém, který reším ve své práci, je uveden v samosta-tné kapitole, a to z duvodu prehlednosti a návaznosti textu.

První kapitola, jak je již napsáno, pojednává obecne o problema-tice 3D grafiky a 3D modelu.

Druhá kapitola reší ruzné techniky a prístupy ke skenování reál-ných objektu a jejich následné zpracování.

Tretí kapitola rozebírá problematiku somatoskopických znaku,popisuje je a zpusob jejich extrakce.

Ve ctvrté kapitole je vysvetlena problematika prototypických hlava uveden podrobný návod jejich vytvárení.

Pátá kapitola pojednává o tvorbe databáze, popisuje její vlastnostia oduvodnení vybraných technologií.

Šestá kapitola popisuje webové rozhraní pro úpravu databáze auvádí návod, jak s ním zacházet.

Sedmá kapitola potom nastinuje návrh implementace komuni-kace mezi databází a programem Fidentis.

Osmá kapitola rekapituluje obsah práce a ukazuje její záver.Devátá kapitola je vyhrazena prílohám.

4

2 Digitalizace a zpracování 3D modelu

2.1 Úvod do problematiky

V této kapitole bych rád rozebral základní problematiku digitalizacea následného zpracování objektu do 3D modelu. V podstate se jednáo prevedení vetšinou analogových dat do dat digitálních, která jeschopen zpracovat pocítac a dále s nimi pracovat. Pro tyto úcely sepoužívá široká paleta skeneru s ruznými technikami, principy a prís-tupy jak naskenovaná data získat a zpracovat. Následné základnízpracování probíhá pomocí specializovaného software, který dodávávýrobce spolu s prístrojem.

Priložený program prevádí nasnímaná data, 3D body, nazývanétaké jako mrak bodu (cloud of points), do tzv. polygonové síte. Ter-mín polygon se v pocítacové grafice používá pro mnohoúhelník s nej-méne tremi body. Pro tvorbu reálných modelu, zejména lidskéhotela, se poté používají pouze ctyrúhelníky, díky kterým je pak možnémodely animovat. Tyto polygony - mnohoúhelníky tvorí již zmínenousít’, která vytvárí základní strukturu nasnímaného objektu. Nekteréze skeneru dokážou k vytvorenému 3D modelu pripojit i texturu,takže pak objekt vypadá daleko více reálne. Textura je v podstateobrázek (fotografie) napojený na 3D model pomocí UVW mapy, kdekaždý jeden pixel obrázku obsahuje souradnice cásti modelu, na kterémá být zobrazen. [5]

2.2 Rozdelení skeneru

Základním rozdelením je, zda zarízení snímají data kontaktním nebobezkontaktním zpusobem. Pokud se jedná o první prípad, jde o 3Ddigitizéry a stacionární souradnicové mericí systémy. Zde mužemenaleznout systémy od stolních zarízení, až po systémy pro merenínekolikametrových objektu. Bezkontaktní systémy, oznacované jakoskenery, pracují nejcasteji na laserovém nebo optickém principu. Dalšíclenení zarízení je podle toho, zda jde o stacionární nebo mobilní sys-tém. Zarízení se dají rozdelit také podle stupne dosahované presnos-ti, a to na zarízení použitelná a na ostatní zarízení, která se uplatní

5

2. DIGITALIZACE A ZPRACOVÁNÍ 3D MODELU

napr. v reklame, filmu nebo videohrách. [13]

2.2.1 Mechanické 3D skenery

Tento typ zarízení pracuje tak, že se celý objekt naskenuje pomocíhrotu, který se postupne a souvisle dotýká celého povrchu telesa.Hrot je pripevnen na mechanickém rameni, jež má v každém svémkloubu senzor, tyto senzory snímají svá jednotlivá natocení. Souctemvýstupu jednotlivých senzoru dostáváme polohu výsledného bodu.Pred tímto skenováním je však vhodné oznacit základní body, kteréchceme naskenovat tak, abychom dostali co nejpresnejší výstupnídata. Touto metodou však dostaneme logicky pouze data o struktureobjektu a jeho souradnicích, nikoliv však jeho texturu.

Nevýhodou techto zarízení je casová nárocnost, protože se celýobjekt skenuje rucne, dají se však použít na pomerne složitá telesa.[13]

2.2.2 Optické 3D skenery

Jak už název napovídá, tyto skenery pracují na bázi skenování po-mocí optických zarízení. Postup je vcelku jednoduchý, daný objekt senasnímá z mnoha úhlu kolem dokola. Samotné nasnímání mužemeprovést bud’ rucne nebo pomocí polohovacího zarízení, které ob-jekt otácí. Je však duležité, aby kolem objektu bylo použito jednolitéa vysoce kontrastní pozadí, jinak by se skenování nemuselo vubecpovést. Pokud chceme dosáhnout kvalitnejšího výstupu, je potrebanasnímat objekt z co nejvíce úhlu, tedy získat co nejvíce snímku.Následné zpracování totiž probíhá metodou aproximace, kde se poro-vnávají jednotlivé snímky oproti sobe. Pred samotným skenovánímje opet vhodné vyznacit orientacní body ke skenování na objektu,aby bylo následné spojování lehcí a presnejší.

Nespornou výhodou této techniky jsou textury, které se získávajízároven s vytvárením samotného modelu, protože se zde využíváporizování 2D fotografií, ke kterým se už jen doplní koordináty atextura je hotova a nemusí se dotváret dodatecne. Oproti tomu ne-výhodou je, že nejsme schopni získat presnejší informace o prolisecha prohlubních v rámci objektu, lze pouze rozpoznat nepatrné zmenypovrchu v kritických místech. [6]

6


2.2.3 Laserové 3D skenery

Dalším zarízením je laserový skener, který využívá technologie la-serového paprsku. Laserový paprsek se vyšle kolmo na objekt, odkterého se odrazí a dopadne zpátky na snímací zarízení. Vyhodno-cení poté závisí na dobe, za kterou paprsek dorazil zpet do zarí-zení, tím se urcí vzdálenost a rozmer objektu. Dále se vyhodnocujeúhel dopadu paprsku, díky kterému získáme informace o povrchua je tedy možné zaznamenat jakékoliv prohlubne a zmeny povrchutelesa. Spojením techto dvou velicin získáme výslednou a presnoupolohu bodu daného objektu, která se odešle do pocítace k vyhodno-cení. Takto se obkrouží a naskenuje celé teleso, pricemž skener stojína míste a teleso se otácí kolem své osy. Presnost skenování se dáopet zvýšit hustotou, jakou se pokryje povrch telesa paprskem. Pritéto metode se vetšinou používá i barevná kamera, která postupnezaznamenává povrch telesa a dotvárí tím k polygonové síti i texturu,stejne jako optický skener.

Tato metoda je tedy nesporne nejpresnejší a má dobrý základk tomu, aby se stala metodou nejrozšírenejší. I když v této ceste jíjiste bude bránit cena oproti ostatním skenerum, která je nekolikaná-sobne vetší. [6]

2.2.4 Destruktivní 3D skenery

Jsou zarízení, které mají schopnost digitalizovat jak vnejší, tak vni-trní povrch objektu. Proces probíhá tak, že se skenovaný objekt umístína rám, kde je pokryt speciálním materiálem, který je vysoce kon-trastní oproti skenovanému objektu. Následne se z objektu vycerpávzduch, címž dojde k vytvorení vakua, díky kterému se speciálnímateriál dostane do všech míst. Poté se celý tento blok premístí a od-frézuje se z nej ultratenká vrstva speciálního materiálu, následne setakto odfrézovaný blok naskenuje optickým skenerem a zpracuje.

Velkou a nespornou nevýhodou této metody je, že dochází k úplnédestrukci skenovaného objektu.[13]

7


2.2.5 Ultrazvukové 3D skenery

Používají metodu bezkontaktního snímání povrchu ultrazvukovousondou, tato sonda je umístena do prístroje ve tvaru pistole s kovo-vým hrotem, která stiskem spoušte vysílá ultrazvukový signál smeremke snímanému objektu. Signál je pak zachytáván a dekódován ultra-zvukovými cidly, které jsou prichycené na speciální konstrukci. Vý-sledná data jsou ve forme souradnic jednotlivých bodu.

Nevýhodou této metody je relativne malá presnost, která nemusíbýt dostatecná pro urcité druhy skenování. [6]

2.2.6 Rentgenové 3D skenery

Využívají rentgenového zárení k získávání informací o vnitrním po-vrchu, využívají stejného principu jako rentgeny, které se používajíve zdravotnictví, pouze pracují s vyšší intenzitou zárení. Jsou dobréke kontrole potrubí a jiných uzavrených objektu. [6]

2.3 Použitý harware a software

2.3.1 Predstavení skeneru Vectra M1

Jedná se o zarízení, které pracuje na bázi optických skeneru, vy-užívá tedy optické zarízení k sestrojení 3D modelu, dále se radí meziprenosná, tedy mobilní zarízení. Vectra M1 využívá jedné optickékamery o rozlišení 12Mpx, díky které je schopna nasnímat oblicejz levé, pravé a prední strany a vytvorit model s úhlem o sto stupních.Díky použití fotografií porízených pri snímání vytvárí i vernou a re-álnou texturu ve vysokém rozlišení.

Pri práci s ním je nutné dbát na správné natocení hlavy, k cemužpomáhá dodávaný software, který zobrazuje na monitoru pripoje-ného pocítace nejen obraz snímaný kamerou, ale i pomocnou vodícílinku, díky které indikuje presnost. Tyto tri snímky následne zpra-cuje priložený software a výstupní data jsou ve formátu .obj s prilo-ženou texturou ve formátu .stl.

8


2.3.2 Predstavení programu MeshLab

MeshLab je volne dostupný software pro vytvárení, úpravu a prohlí-žení 3D modelu a polygonových sítí. Jedná se o celosvetove známýa hojne využívaný program, který je i díky své volné prístupnostivyužíván mnoha univerzitami a neziskovými institucemi. [2]

2.4 Zpracování nasnímaných 3D modelu

Jednotlivé naskenované modely a jejich cásti se nejprve základnezpracují ve výše zmíneném programu MeshLab. Základní úpravaspocívá zejména v orezání nechtených a nevhodných cástí modelu,jako jsou napríklad vlasy, které zpusobují nevzhledné a nepresnéoblasti modelu. Tyto oblasti jsou navíc nechtené z hlediska toho, ženejsou potreba pro extrakci jednotlivých znaku.

2.4.1 Spojení jednotlivých cástí nasnímaného obliceje

MeshLab nabízí také další funkci a tou je spojení dvou a více ruznýchmeshí. Postup je vcelku jednoduchý. Nejdríve se importují všechnycásti, které chceme spojit do scény MeshLabu, poté se zvolí nástroj„aling tool“, ve ktere zvolíme sken modelu zepredu a klikneme na„glue mesh here“, poté oznacíme další cást a zvolíme „point basedglueing“, otevre se nové okno, kde musíme zvolit alespon ctyri stejnébody na obou skenech a potvrdíme. Takto pripojíme i tretí a záro-ven poslední cást, potvrdíme a klikneme na „process“. Tímto námvznikne nový model, a to tentokrát celého obliceje. Aby bylo možnétento model exportovat, je ješte potreba kliknout na „show visible la-yers“, kliknout pravým tlacítkem na jednu z meshí a vybrat „flattenvisible layers“, nové okno potvrdit pomocí „apply“a zavrít. Ted’ užje možné model exportovat napríklad jako .obj a dále s ním pracovat.[8]

9

3 Tvorba vzorových modelu pro jednotlivésomatoskopické znaky

3.1 Úvod do somatoskopie

Somatoskopie je jednou z antropologických metod sloužících k iden-tifikaci a popsání osob podle vnejších znaku. Jedná se o metodu sub-jektivní s aspektivním hodnocením a používá se pro hodnocení kva-litativních znaku. Casto se používá také ve spojení s metrickou me-todou pro hodnocení kvantitativních znaku - somatometrií. Tímtose dostáváme k základnímu rozdelení metod popisujících znaky lid-ského tela, primárne na metrické a nemetrické a také k rozdeleníznaku na kvantitativní a kvalitativní. Somatoskopie se používá ne-jen k hodnocení základních znaku lidského tela jako takového (oci,ústa, nos, ...), ale také k hodnocení jednotlivých podrazených znaku(tloušt’ka spodního rtu, výška cela, smer hrotu nosu, ...). [4]

3.1.1 Prehled jednotlivých somatoskopických znaku obliceje

Jelikož se ve své práci zabývám výhradne somatoskopickými znakyoblicejové cásti, budu dále popisovat pouze oblasti s ní spojené. Jednáse tedy o celkový tvar obliceje, krajina celní, krajina nosní, krajinartu a brady, krajina ocí a ušní boltec. Do techto oblastí zahrnujemetyto jednotlivé znaky, ze kterých je tvorena výsledná databáze: celo,obocí, oci, nos, ústa, brada, uší a v neposlední rade celkový tvar obli-ceje - template. [1]

3.1.2 Základy tvorby a extrakce somatoskopických znaku

Pro tvorbu jednotlivých znaku je jako základ použit soubor skenu zevšech trí stran osoby, jejíž oblicej je charakteristický práve nejakýmznakem/více znaky, které je potreba vyextrahovat a zanést do data-báze. Tyto soubory jsou ve formátu .obj s pridruženou texturou veformátu .stl, tedy použitelné vetšinou programu pro zpracování 3Dgrafiky.

Po selekci obliceju a príslušných znaku prichází na radu výberoblasti urcené k výrezu dle daných specifikací. Každý jeden znak má

11

3. TVORBA VZOROVÝCH MODELU PRO JEDNOTLIVÉSOMATOSKOPICKÉ ZNAKY

Obr. 3.1: Import modelu.Obr. 3.2: Potvrzení nastavení im-portu.

tuto oblast obecne danou a ta se samozrejme muže promenlive menitbud’ na základe požadavku nebo dle charakteristických rysu jedno-tlivých obliceju a jejich cástí. Vybraná oblast se extrahuje smazánímokolních cástí obliceje a následným exportem opet do formátu .obj.

3.2 Predstavení programu Autodesk 3ds Max 2012

Program 3ds Max je profesionálním grafickým programem pro tvorbu,úpravu, vizualizaci a animaci 3D grafiky. Bývá také používán protvorbu 3D pocítacových her, a to zejména pro tvorbu herních cha-rakteru, dále také k tvorbe reklam a filmové postprodukci. [1]

3.2.1 Prehled použitých nástroju a technik

Pro extrakci somatoskopických znaku jsem použil výše zmínený prog-ram 3ds Max 2012. Pro správnou manipulaci s naskenovaný mode-lem tváre je potreba dodržet nekolik základních nastavení a postupu.

Nejprve prichází na radu import, kdy po otevrení nové instanceprogramu importujeme námi vybraný model urcený ke zpracování(„znak 3ds Maxu“ > „Import“ > „Import non-native formats“) a po-tvrdíme nastavení, viz Obr. 3.1 a 3.2.

12


Obr. 3.3: Práce s viewportem.

Dalším krokem je nastavení Viewportu, zde je nejlepší pracovatv perspektivním náhledu na scénu, to mužeme nastavit oznacenímpríslušného viewportu a stisknutím klávesové zkratky „Alt+W“ nebokliknutím na tlacítko plus u príslušného viewportu a vybráním tla-cítka „Maximaze viewport“, viz Obr. 3.3.

Dále zkontrolujeme, zda je objekt Editable Mesh, pokud ne, pre-vedeme jej pomocí kliknutí pravého tlacítka na objekt a vybráním„Convert To“ > „Convert to Editable Mesh“, viz Obr.3.4 a 3.5. Potév karte „Modify“ vybereme práci s Faces a zvolíme nástroj selekce.Pro tento typ práce je nejvhodnejší „Lasso a Paint Selection Region“,viz Obr.3.6 a 3.7 . Pozor ovšem na backfacing, zaškrtnutím checkboxu„Ignore Backfacing“ se ho mužeme pohodlne zbavit. [9]

Ve chvíli, kdy máme takto vše pripravené, mužeme zacít s vý-berem samotné oblasti okolo požadovaného znaku. Nejprve nástro-jem „Lasso Selection Region“ vybereme základní oblast, kterou potémužeme zvetšovat/zmenšovat pomocí držení klávesy Ctrl/Alt a sou-casným použitím nástroje „Paint Selection Region“, Obr. 3.8 a 3.9.

Je také dobré si behem tvorby výberu oblastí prepínat mezi ozna-ceným výberem a zbytkem modelu. Toho docílíme použitím kláve-sové zkratky „Ctrl+I“ nebo stisknutím tlacítka „Select Invert“ v na-bídce „Edit“, viz Obr. 3.10 a 3.11.

Po finalizaci výberu stací odmazat zbytek modelu, což mužemeprovést práve invertováním výberu a jeho následným smazáním.Tím dostaneme výsledný výrez daného znaku, který je pripraven

13


Obr. 3.4: Prevedení do Editable Mesh.Obr. 3.5: Karta „Mo-dify“.

Obr. 3.6: Nástroj „Lasso SelectionRegion“.

Obr. 3.7: Nástroj „Paint SelectionRegion“.

14


Obr. 3.8: Základní výber. Obr. 3.9: Úprava výberu.

Obr. 3.10: Hotový výber. Obr. 3.11: Invertovaný výber.

pro export. Export najdeme v základní nabídce pod ikonou prog-ramu 3ds Max, viz Obr. 3.13.

3.3 Prehled tvorby a extrakce jednotlivýchsomatoskopických znaku

3.3.1 Celo

Tento znak patrí do krajiny celní a v somatskopii se u nej hodnotívýška a šírka, a to pri pohledu zepredu, z profilu lze hodnotit sklon,profil a zda a nakolik je celo patrné[1].

Pri výberu oblasti se držíme hranice nad obocím, kdy kopírujemejeho horní okraj. Ze shora vybíráme prechod mezi celem samotným azacátkem rustu vlasu tak, aby vlasy zustaly nevybrány. Po stranách

15


Obr. 3.12: Konecný výrez znaku.

Obr. 3.13: Export znaku.

se opet držíme linie podél zacátku rustu vlasu tak, aby se hranicevýberu zespoda spojila s vybranou oblastí nad obocím.

3.3.2 Obocí

Obocí patrí do krajiny ocí a hodnotí se u nej jeho šírka, hustota, vzdá-lenost od sebe, kvalita a tvar. Hodnocení se provádí pouze pri po-hledu zepredu.[1]

Výber znaku je pomerne jednoduchý, oblast, kterou vybíráme, jeohranicena ochlupením obocí samotného a obe obocí (levé i pravé)vybíráme zvlášt’, pokud se tedy nejedna o obocí srostlé.

3.3.3 Oci

Oci stejne jako obocí patrí do krajiny ocí a hodnotí se u nich délka,hustota a tvar ras a také tvar, velikost a postavení ocní šterbiny. Tentoznak opet hodnotíme pouze zepredu. [1]

U ocí vybíráme oko samotné s nejbližší prilehlou oblastí okolovrchního a spodního vícka . Opet vybíráme oblast pro každé okozvlášt’.

16


Obr. 3.14: Celo - malá výška.(pohled zepredu)

Obr. 3.15: Celo - malá výška. (po-hled z profilu)

Obr. 3.16: Obocí - strední šírka.(pohled zepredu)

Obr. 3.17: Obocí - strední šírka.(pohled z profilu)

Obr. 3.18: Oci - rovné postaveníocní šterbiny. (pohled zepredu)

Obr. 3.19: Oci - rovné postaveníocní šterbiny. (pohled z profilu)

17


Obr. 3.20: Nos - smer hrotuvodorovne. (pohled zepredu)

Obr. 3.21: Nos - smer hrotu vodo-rovne. (pohled z profilu)

3.3.4 Nos

Nos jako znak patrí do krajiny nosní, hodnotit lze u nej mnoho aspe-ktu s velkou variacní šírí. Lze ho hodnotit z pohledu zepredu i z po-hledu z profilu, hodnotíme: výšku a šírku nosu, profil a šírku hrbetunosu, kostenou a chrupavcitou cást nosu, dále velikost, tvar a smerhrotu nosu, šírku a výšku korene nosu, prechod cela ve hrbet nosu,nasazení nosních kridélek (postranní steny zevního nosu) a dolníokraj kridélek, výšku a šírku septa a konecne délku, šírku, smer atvar nosních otvoru. [1]

Oblast, kterou vybíráme, je shora vymezena prechodem mezi ko-renem nosu a spodním okrajem cela. Zespod prechodem mezi hor-ním rtem úst a koncem nosních der. Ze stran je hranice dána liniíprechodu nosu v ostatní oblasti obliceje.

3.3.5 Rty

Ústa patrí do krajiny rtu a brady a lze u nich hodnotit opet spoustuznaku, jsou to tyto: výška a profil horního i spodního rtu, tvar,šírkaa hloubka filtra (prohluben uprostred horního rtu), tloušt’ka a šírkartu, výška a obrys cervené cásti horního a dolního rtu a linie a koutkyúst. [1]

U rtu ohranicuje vybranou oblast z horní cásti vrchní konec filtra,a ze spodní cásti prechod mezi spodním rtem a zacátkem brady , zestran tvorí hranici výberu nejbližší prilehlá oblast koutku.

18


Obr. 3.22: Rty - Strední výška.(pohled zepredu)

Obr. 3.23: Rty - Strední výška. (po-hled z profilu)

Obr. 3.24: Brada - eliptický tvar.(pohled zepredu)

Obr. 3.25: Brada - eliptický tvar.(pohled z profilu)

3.3.6 Brada

Brada stejne jako rty patrí do krajiny rtu a brady. Hodnocení pod-robujeme tyto znaky: bradová rýha, šírka, výška, tvar a profil bradya dulek na brade. Hodnotíme opet zepredu nebo poloprofilu stejnejako u rtu. [1]

Oblast okolo brady je vymezena shora prechodem mezi rty a bra-dou, ze stran soubežne s koutky úst a zespodu spodním koncemdolní celisti.

19


Obr. 3.26: Ucho - oválný boltec.(pohled zepredu)

Obr. 3.27: Ucho - oválný boltec.(pohled z profilu)

3.3.7 Uši

Uši patrí do krajiny ušního boltce, hodnotíme je jak zepredu, takz profilu. Hodnocení probíhá u techto znaku: délka, šírka, prilehlosta umístení boltce, celkový tvar, plocha, tloušt’ka vzadu a nakloneníosy boltce, reliéf, Darwinuv hrbolek (hrbolek na ušním boltci), dálešírka, zavinutí a zpusob zavinutí helixu (vnejší zavinutý okraj ušníhoboltce), reliéf anthelixu (val, který se v horní cásti rozdeluje na dveramena, mezi nimiž je trojúhelníkovitá propadlina (tzv. fossa trian-gularis)), velikost a tvar antitragu (hrbolek nad nad concha auricu-laris), také velikost, tvar a hrboly tragu (hrbolek nad nad concha au-ricularis), hloubka a šírka incisura intertragica (zárez mezi tragem aantitragem), velikost a tloušt’ka lalucku, rýhy a vrásky na lalucku,dolní okraj lalucku a postavení lalucku vzhledem k rovine celéhoboltce. [1]

Oblast, kterou vybíráme, je v podstate tvorena pouze hranicí pre-chodu mezi uchem a oblicejovou cástí a každé ucho extrahujemezvlášt’. Vybíráme pouze jedno ucho, druhé se zrcadlí kvuli symetrii.

3.4 Dostupnost modelu

Vzhledem k charakteru zpracovaných dat a úcelu jejich použití bu-dou v príloze této práce pouze tri 3D modely znaku, ostatní modelybudou pro ukázku zdokumentované pomocí obrázkových náhledu.

20

4 Tvorba prototypických hlav

4.1 Úvod do problematiky tvorby prototypických hlav

Prototypická hlava je v podstate univerzální model lidské hlavy, tak-též obcas zvaný fantom. Univerzální je proto, že zachycuje pouzezákladní tvary a rysy lidské hlavy a približne nastinuje pozici jed-notlivých prvku (oci, uši, rty, ...). Taková hlava se vytvárí na základedatabáze modelu reálných lidských hlav, kdy se data z techto mo-delu prumerují a tím dávají vzniknout novým hlavám podle danéhovzorku databáze (napríklad ženy ve veku 20-25 let).

4.2 Analýza hlavních komponent - PCA

PCA (Principal camponent analysis) je matematická metoda pro na-lezení duležitých vzorku z vetšího množství dat a zvýraznení po-dobností a odlišností témer bez ztráty informace. Výhodou této me-tody je, že je možné nalézt hledaná data i pri nemožnosti grafickéreprezentace, druhou hlavní výhodou je možnost komprese dat, napríklad díky snížení poctu dimenze. [7]

4.3 Výber podkladu pro prototypické hlavy

Jako základ pro výber podkladu pro prototypické hlavy posloužilapráve metoda PCA, kdy na základe techto dat byly vybrány ctyrimodely (2 mužské, 2 ženské), které nejlépe vyhovovaly výslednýmdatum a zároven splnovaly nároky ohledne dostatecné viditelnostitypických somatoskopických znaku.

4.4 Postupný vývoj

Ze zacátku vývoje první prototypické hlavy byl zvolen ponekud od-lišný zpusob jejího vytvárení. Prvním verzí se totiž stal upravenýmodel jedné klasické naskenované hlavy, kdy se okopíroval povrchobliceje puvodního modelu bez jednotlivých znaku, místo kterých

21

4. TVORBA PROTOTYPICKÝCH HLAV

Obr. 4.1: 1. Verze prototypickéhlavy. (pohled zepredu)

Obr. 4.2: 1. Verze prototypickéhlavy. (pohled z profilu)

byla použita pouze neutrální rovina, vyznacující pozici pro umístenílibovolných znaku z dostupné databáze. Zbytek hlavy byl dotvorenumele, a to napojením polygonové síte ve tvaru odpovídající cástihlavy.

Tento postup byl však ve výsledku nevyhovující, a to hned z neko-lika duvodu. Vytvorená prototypická hlava nekopírovala dobre zá-kladní rysy lidské tváre a zejména díky zahlazeným znakum dostá-vala nadnesene receno mimozemský vzhled. Dalším duvodem byloto, že výsledný model byl naprosto nevhodný a nevyhovující propodrobení metode PCA.

Další verze byla založena již práve na analýze hlavních kompo-nent, kdy se základnímu modelu domodelovala chybející cást hlavya krk a vyhladily se nejvetší nerovnosti. Tato hlava ovšem opet ne-vyhovovala, a to zejména kvuli príliš viditelným znakum.

3. verzí byla tedy jen upravená 2. verze, kde se cástecne zahladilyvšechny znaky a také se upravila anatomie zadní cásti hlavy. Ovšemani tato prototypická hlava nebyla ideální, a to z duvodu nesymetrielevé a pravé poloviny.

Ctvrtou a finální verzí se nakonec stal model, který opet vychá-zel ze své predchozí verze, byl ovšem plne symetrický a mel opetupravenou anatomii hlavy a tentokrát i krku.

22






23


Obr. 4.7: Finální verze prototy-pické hlavy. (pohled zepredu)

Obr. 4.8: Finální verze prototy-pické hlavy. (pohled z profilu)

4.5 Základy tvorby prototypické hlavy

Prvním krokem pri tvorbe prototypické hlavy je domodelovávánív programu MudBox 2013, kde se dodelává chybející cást hlavy akrku a zároven se zahlazují jednotlivé znaky a nerovnosti. Dalšímkrokem je úprava modelu v programu 3ds Max 2012, kde se modelrozpulí na dve poloviny, jedna se smaže a druhá zrcadlí, tyto dve po-loviny se následne spojí, címž se zajistí absolutní symetricnost a potése exportují zpet do MudBoxu, kde dochází k záverecným kosmeti-ckým úpravám.

4.6 Predstavení programu Autodesk MudBox 2013

Mudbox je 3D sculptovací a kreslící nástroj využívaný zejména protvorbu 3D charakteru, poutavých prostredí a presvedcivých designu.Je tedy ideální volbou pro úpravu lidských obliceju. [3]

4.7 Prehled použitých nástroju a technik

Jak jsem již zmínil výše, nejprve se domodelovává zbytek zádní cástihlavy a krk, v podstate stací modelovat pouze jednu polovinu, pro-

24


Obr. 4.9: Lišta nástroju

Obr. 4.10: Použití nástroje„Sculpt“.

Obr. 4.11: Použití nástroje „Fo-amy“.

tože v jednom z následujících kroku bude použito zrcadlení. Jako zá-kladní techniku pro domodelování hlavy je nejvhodnejší použít ná-stroje „Sculpt“ a „Foamy“, díky kterým se snadno dotvorí základnítvar zbytku hlavy, povrch modelu se totiž tzv. „dofoukne“. Nástroje„Sculpt“ a „Foamy“ jsou si velmi podobné s tím rozdílem, že druhýz nich je šetrnejší a presnejší.

Všechny nástroje mají svá základní nastavení, která najdeme v pra-vé cásti pracovního prostredí, viz Obr. 4.12. Lze nastavit velikostoblasti, která má být upravována, síla nástroje, funkce zrcadlení v osáchx, y, z, díky kterým lze model symetricky upravovat a Invert Fun-ction, který zpusobuje, že napríklad povrch je místo vyhlazení na-opak zdrsnen. Tato nastavení napomáhají ke zvýšení presnosti a va-riability práce s modelem.

Dalším krokem v modelování je poté zahlazení jednotlivých ne-rovností a znaku a dotvorení anatomie hlavy a krku, pro tuto práci

25


Obr. 4.12: Nastavení nástroju.

je nejvhodnejší použití techto šesti nástroju:

• „Smooth“ - zjemnuje povrch a vyhlazuje nerovnosti prumero-váním bodu, které se ocitnou pod nástrojem.

• „Flatten“ - vyhlazuje povrch a jakékoliv výcnelky zaráží a srov-nává do roviny, vhodné pro vyhlazování znaku.

• „Wax“ - buduje povrch mezi výcnelky doplnováním.

• „Fill“ - vyhlazuje povrch tím, že zvedá prolákliny mezi vý-cnelky, které nechává nezmeneny.

• „Scrape“ - opak nástroje Fill, srovnává povrch redukovánímvýcnelku pri zachování proláklin.

• „Freeze“ - vybraný povrch "zmrazí"tak, aby s ním nebylo možnépohnout pri úprave modelu, kde se láme hotová a nehotovácást. [10]

Za použití techto nástroju lze vytvorit vcelku první cást prototy-pické hlavy, je však nutné dodržet tyto kroky:

1. Domodelovat hlavou za použití nástroju „Sculpt“ a „Foamy“do alespon približného tvaru hlavy.

2. Tvarovat a upravovat anatomické tvary a rysy za použití výšezmínených zahlazovacích nástroju. V této cásti je treba se ríditpodle referencí, vhodné je použít jak fotografie lebky a lidskýchhlav, tak 3D model prumerné lidské hlavy.

26


Obr. 4.13: Použití nástroje„Smooth“.

Obr. 4.14: Použití nástroje „Flat-ten“.

Obr. 4.15: Použití nástroje„Wax“. Obr. 4.16: Použití nástroje „Fill“.

27


Obr. 4.17: Použití nástroje„Scrape“.

Obr. 4.18: Použití nástroje „Free-ze“.

Obr. 4.19: 1. cást tvorby prototy-pické hlavy (pohled zepredu)

Obr. 4.20: 1. cást tvorby prototy-pické hlavy (pohled z profilu)

28


Obr. 4.21: Vybraná hotová cást hlavy. Obr. 4.22: Nastavení ná-stroje „Symmetry“.

3. Vyhladit všechny znaky a nerovnosti, tak aby byla viditelnápouze približná pozice znaku.

Dalším krokem je vytvorení plne symetrického modelu, hlava seexportuje do programu 3ds Max („File“ > „Send to 3ds Max“), kde serozpulí vyznacením hotové poloviny modelu (nástroj „Rectangle Se-lection Region“, obdobne jako v kapitole 3.3.1. , viz Obr. 4.21), tentovýber je poté nutné upravit (pomocí „Paint Selection Region“). Výberse invertuje a smaže se nechtená polovina obliceje. Zbylá polovina seodzrcadlí podle osy x (karta „Modify“ > „Symmetry“, viz Obr. 4.22),je však duležité dbát na správné nastavení, u kolonky „Treshold“ po-užít hodnotu okolo 1,0. Muže se také stát, že zrcadlení bude neúspe-šné, vznikne jakýsi patvar, viz Obr.4.24. To by mela vyrešit funkceFlip.

Po použití „Symmetry“ je nutné spojit nespojené cásti modelu,nejdríve se model prevede do Editable Poly (obdobne jako v kapi-

29


Obr. 4.23: Patvar po použitínástroje „Symmetry“.

Obr. 4.24: Použití nástroje„Symmetry“.

30


Obr. 4.25: Použití a nastavení funkce „Bridge“.

tole 3.3.1.), zobrazí se polygony s texturou (klávesová zkratka F4),vybere se práce s hranami (karta „Modify“ > „Edge“) a postupne sevybírají soubežné hrany na každé polovine modelu a ty se spojují(karta „Modify“ > „Bridge“, viz Obr.4.25). Pozor však na nastavenífunkce „Bridge“, pri spojování hran je vhodné použít vytvárení ales-pon 3 segmenty, viz Obr. 4.26. [7]

Po tomto následuje opet export zpet do programu MudBox, kdese vyhladí spoj mezi obema polovinami modelu a doladí se poslednídetaily. Opet se k tomu využijí vyhlazovací nástroje, tentokrát všakse zapnutou funkcí „Mirror“, díky které se model bude upravovatsymetricky.

Posledním krokem je export zpet do programu 3ds Max, kde semodel optimalizuje tak, aby byl použitelný v programu Fidentis.Takto vytvorená prototypická hlava má totiž kolem 150 000 poly-gonu, pro naše úcely je ovšem vhodné a dostacující maximálne 10000 polygonu. Použije se tedy funkce „Optimize“ (karta „Modify“) av kolonce „Face Tresh“ se zvolí hodnota v rozmezí 2,2-2,6 v závislostina puvodním poctu polygonu, viz Obr. 4.7.

Tímto zpusobem byly vytvoreny dve mužské a dve ženské proto-typické hlavy, tento pocet se bude s ohledem do budoucna zvyšovat,jak bude narustat databáze.

31


Obr. 4.26: Nastavení funkce „Optimize“.

Obr. 4.27: Obr. 4.20. 1. ženská prototypická hlava. (pohled zepredu,z profilu, zezadu)


32


Obr. 4.29: Obr. 4.20. 1. mužská prototypická hlava. (pohled zepredu,z profilu, zezadu)


33

5 Tvorba databáze

5.1 Nároky na databázi

Databáze musí být schopna uchovat nejen jednotlivé soubory se zna-ky, ale také informace o nich, behem skenování lidí byly vyplneny izákladní informace o místu narození a bydlište, datu narození, ak-tuálním dosaženém vzdelání, národnosti a datu snímání. Databázedále uchovává informace o charakteru a vlastnostech jednotlivýchznaku formou slovního popisu. V databázi jsou samozrejme obsa-ženy i prototypické hlavy, k nim jsou uloženy pouze informace o po-hlaví a slovní popis.

Dalším nárokem na to, co databáze musí splnovat, je prístup podvíce úrovnemi oprávnení. Prakticky se jedná o dve úrovne - plné rí-zení s volností nakládání s daty a omezené rízení pro prohlížení pou-ze urcitých volne dostupných dat.

5.2 Posouzení možností

Pri tvorbe databáze se muselo dbát i na technologie, které jsou pod-porovány webhostingem, na nemž je spušten web projektu Fidentisa s ním spojená databáze. Náš webhosting v tomto ohledu nedávámoc na výber a podporuje pouze MySQL. Zvolenou technologií bylotedy MySQL.

5.3 Návrh databáze

Dle zadaných specifikací byla vytvorena databáze o deseti entitáchna sobe ruzne navázaných, v následujících odstavcích popíši právevšechny entity s jejich atributy a vzájemné návaznosti. Pro lepší pre-hlednost pridávám diagram.

První entitou je osoba, která obsahuje tyto atributy:

• „id“ - primární klíc celé tabulky, který je unikátní

• „misto_narozeni_id“ - uchovává informaci o míste narození

35

5. TVORBA DATABÁZE

• „vzdelani_id“ - uchovává informaci o dosaženém vzdelání

• „bydliste_id“ - uchovává informaci o bydlišti v dobe snímání

• „narodnost_id“ - uchovává informaci o národnosti

• „pohlavi“ - uchovává informaci o tom, zda se jedná o muženebo ženu

• „dat_nar“ - uchovává informaci o datu narození

• „dat_snim“ - uchovává informaci o datu nasnímání osoby

Na tuto entitu jsou úzce navázány další ctyri: „vzdelani“, „misto_narozeni“,„bydliste“ a „narodnost“. Všechny tyto entity obsahují atributy „id“- unikátního primárního klíce a názvu (napríklad u vzdelání matu-rita).

Další entitou je tabulka výrez, která obsahuje tyto atributy:


• „cast_id“ - uchovává informaci o názvu znaku

• „osoba_id“ - uchovává informaci o osobe, ke které se všechnyinformace váží

• „opravneni_id“ - - uchovává informaci o stupni oprávnení, kterýmusíte jako uživatel mít, abyste soubor zobrazili.

• „popis“ - uchovává informaci o slovním popisu daného znaku

• „soubor“ - uchovává informaci o ceste k souboru, který je nadanou osobu navázaný

Tato entita je svázána s entitami „cast“ a „opravneni“, které opetobsahují informaci o unikátním primárním klíci a názvu. K „opra-vneni“ je pripojena entita „uzivatele“, která obsahuje tyto atributy:


• „opravneni_id“ - uchovává informaci o stupni oprávnení

• „login“ - uchovává informaci o loginu uživatele

36

5. TVORBA DATABÁZE

Obr. 5.1: Obr. 5.1. Diagram databáze.

• „heslo“ - uchovává informaci o heslu uživatele

Poslední entitou jsou „prototypicke_hlavy“, která obsahuje atri-buty: „id“, „opravneni_id“, „popis“, „soubor“ a „pohlavi“. Tyto atri-buty mají obdobné vlastnosti stejne jako ostatní výše uvedené.

5.4 Implementace databáze

Celá databáze je implementována pomocí MySQL, viz struktura da-tabáze v príloze. Databáze jako taková však nebude prístupná ze stej-ných duvodu jako 3D modely znaku.

37

6 Tvorba webového rozhraní pro úpravu datdatabáze

6.1 Nároky na webové rozhraní

Jelikož je webové rozhraní úzce spojeno s navázanou databází, od-víjely se nároky na jeho tvorbu prímo od ní. Webové rozhraní máza úkol nejen vkládat nové soubory znaku s informacemi a prototy-pické hlavy, ale i být schopno editovat ty, co byly již nahrané.

Dalším požadavkem bylo, aby bylo uživatelské prostredí co nej-snazší a pro kohokoliv lehce pochopitelné a rychle naucitelné.

6.2 Posouzení možností

Nejen kvuli vybranému zpusobu tvorby databáze, ale i opet kvulimožnostem webhostingu, byla zvolena tvorba webového rozhranípomocí PHP, které zajišt’uje dokonalou symbiózu a komunikaci mezidatabází a samotným webovým rozhraním.

6.3 Návrh webového rozhraní

Na základe výše zmínených požadavku a specifikací bylo vytvorenowebové rozhraní o osmi záložkách pro úpravu a vkládání 3D modeluse zabezpeceným prístupem.

6.3.1 Prihlašování se do webového rozhraní pro úpravu 3Dmodelu

Prístup funguje na základe zadání uživatelského jména a hesla, kdykaždý uživatel má své údaje s urcitým stupnem oprávnení, viz Obr.6.1.

6.3.2 Vkládání a úprava jednotlivých dat

Postup pro vkládání a úpravu dat názorne ukážu na záložce Národ-nost, postup této cinnosti je totiž naprosto totožný i pro záložky Byd-

39

6. TVORBA WEBOVÉHO ROZHRANÍ PRO ÚPRAVU DAT DATABÁZE

Obr. 6.1: Prihlášení se do webového rozhraní pro úpravu 3D modelu

lište, Místo narození, Vzdelání a Cásti.Na záložce národnost nalezneme abecedne serazený seznam již

pridaných národností, které lze pomocí odkazu Upravit/Smazat edi-tovat/mazat, viz Obr. 6.2. Mužeme také pridávat další národnostipomocí prázdné kolonky Název a tlacítka pridat. Pri pokusu o sma-zání vybrané položky si prohlížec vyžádá potvrzení (pojistka protinechtenému smazání), viz Obr. 6.3. Pri úprave se pouze vyplní ko-lonka název a potvrdí tlacítkem Upravit. Po provedení akce Upra-vit/Smazat se objeví zelený obdélník s potvrzujícím textem a aktu-alizuje se databáze, viz Obr. 6.4 a 6.5.

6.3.3 Vkládání a úprava dat o osobách

Všechna výše zmínená data využijeme pri tvorbe osob. Tvorba totižprobíhá roletkovitým výberem jedné z nabízených možností a zadá-ním císelného názvu osoby, viz Obr. 6.6. Vyplnena musí být všechnadata, jinak se osobu nepodarí uložit a zobrazí se cervené obdélníkyse žádostí o jejich vyplnení, viz Obr. 6.7. Upravovat a mazat data lzeobdobným zpusobem jako u výše zmínených záložek, princip tedyzustává stejný.

40


Obr. 6.2: Záložka národnost.

Obr. 6.3: Potvrzenísmazání.

Obr. 6.4: Informace o provedení smazání

Obr. 6.5: Záložka upravit národnost.

41


Obr. 6.6: Záložka Osoby.

Obr. 6.7: Žádost o doplnení chybejících údaju.

42


Obr. 6.8: Záložka výrezy obliceje.

6.3.4 Vkládání a úprava výrezu obliceje

Pro vložení výrezu obliceje je nutno vybrat požadovaný soubor z po-cítace, poté z roletkové nabídky zvolit požadovanou osobu a cást ob-liceje, zvolit stupen oprávnení (1 - nejvyšší stupen, bude se zobrazo-vat jen vybraným uživatelum, stupen dva - prístupný pro všechny)a vyplnit slovní popis nahrávaného znaku, viz Obr. 6.8. Všechny ko-lonky jsou povinné. Ostatní funkce fungují opet obdobne jako výšezmínené.

6.3.5 Vkládání a úprava prototypických hlav

Vkládání prototypických hlav se provádí vybráním souboru z pocí-tace, vyplnením slovního popisu a zvolením pohlaví, ostatní funkceopet fungují obdobne, viz Obr. 6.9.

6.3.6 Implementace webového rozhraní

Celé webové rozhraní je implementováno pomocí PHP, viz zdrojovýkód v príloze. Webové rozhraní jako takové ovšem také nebude ve-rejne prístupné ze stejných duvodu jako 3D modely znaku.

43


Obr. 6.9: Záložka prototypické hlavy.

44

7 Logika komunikace programu Fidentis a da-tabáze

7.1 Nároky na logiku komunikace

Jelikož se databáze programu Fidentis každým dnem rozrustá ne-jen o nové modely, ale i výrezy a prototypické hlavy, bylo potrebavymyslet zpusob komunikace tak, aby se zachovala aktuálnost data-báze prímo v programu u koncového uživatele.

7.2 Návrh logiky komunikace

Princip je takový, že program nejdríve odešle požadavek na server,kdeje umístena databáze, spolecne se svými prístupovými údaji, kterézadá uživatel prímo v programu. Temito údaji se overí totožnost uži-vatele a urcí se úroven proverení a tedy i práva, na jaké soubory máuživatel nárok. Server požadavek proverí a vrátí soubor ve formátuXML s údaji o všech dostupných souborech a jejich casech vytvorení.Program tyto údaje porovná s údaji o svých souborech a nové sou-bory si stáhne ze serveru.

7.3 Implementace logiky komunikace

Skript pro vytvorení XML souboru je implementován v PHP, vizzdrojový kód v príloze. Možnost vyzkoušet si tento skript prímove spolupráci se serverem bude opet nemožné z výše uvedenýchduvodu.

45

8 Záver

Ve své práci jsem vytvoril pres sedmdesát ruzných 3D modelu soma-toskopických znaku, ctyri prototypické hlavy. Dále jsem vymyslel,navrhnul a implementoval databázi výše zmínených modelu a k nimopet navrhl a implementoval webové rozhraní pro úpravu této data-báze. Také jsem navrhl komunikaci mezi programem Fidentis a výšezmínenou databází.

Behem extrahování znaku a tvorby prototypických hlav jsem na-šel rychlý, jednoduchý, dobre pochopitelný a hlavne úcinný postuppro vytvárení techto modelu. Pri tvorbe databáze s ní spojeného we-bového rozhraní jsem si prohloubil znalosti a osvojil techniky práces PHP, MySQL a XML.

Asi nejvetším prínosem mé práce je obsah vytvorené databáze,který bude využit v programu Fidentis a jeho budoucí edukacní úcely.Dalším prínosem je vytvorení lehkých a strucných návodu pro tvorbu3D modelu, takže nebude v budoucnu problém na mou práci na-vázat a pokracovat v tvorbe obsahu. Posledním prínosem je lehkáúprava databáze díky vytvorenému webovému rozhraní.

47

9 Prílohy

V archívu IS MU mé bakalárské práce jsou uloženy jak podklady protvorbu výsledných 3D modelu, tak jejich rendery a výsledné soubory.U somatoskopických znaku jsou, jak jsem již zmínil výše, ponechánypouze tri ukázkové modely, zbytek modelu je vyobrazen formou ob-rázku. Dále jsou zde prítomny zdrojové kódy PHP souboru a adre-sárová struktura MySQL databáze.

V adresári zdrojove_soubory jsou k dispozici zdrojové 3D mo-dely poskytnuté Ústavem antropologie.

V adresári prototypicke_hlavy jsou pripraveny výsledné modelyprototypických hlav.

V adresári modely_znaku jsou k ukázce tri 3D modely somato-skopických znaku.

V adresári rendery_znaku jsou k nahlédnutí obrázky všech vyex-trahovaných znaku.

V adresári zdrojove_kody jsou uloženy zdrojové kódy PHP sou-boru a struktura MySQL databáze.

49

Literatura

[1] 3ds Max. Autodesk [online]. 2013 [cit. 2013-05-15].URL http://www.autodesk.com/products/autodesk-3ds-max/overview

[2] MeshLab. Sourceforge [online]. 2013 [cit. 2013-05-15].URL http://meshlab.sourceforge.net/

[3] MudBox. Autodesk [online]. 2013 [cit. 2013-05-15].URL http://www.autodesk.com/products/mudbox/overview

[4] FETTER, V.: Antropologie. Praha: Academia, 1967.

[5] HLAVÁC V., SEDLÁCEK. M.: Zpracováni signálu a obrazu.Praha: Vydavatelství CVUT, 2000, ISBN ISBN 80-01-02114-9.

[6] KELLER, P.: Bezkontaktní merení rozmeru zpracováním digi-tálního obrazu. Liberec: Technická univerzita v Liberci, Fakultastrojní, 2004. [disertacní práce]

[7] LITTNEROVÁ, S.: Mnohorozmerné statistické metody v hodno-cení interakcí biologických spolcenstev a prostredí. Brno: Masa-rykova univerzita, 2008. [bakalárská práce]

[8] MARTIN, T. a. JÉRÉMIE. D.: Reconstruction of a face in 3D.Brno Adaptive Path, 2012.

[9] MURDOCK, K. L.: 3ds Max 2012 Bible. Hoboken: John Wileyand Sons, 2011, ISBN 1118123298.

[10] ROLAND, J.: Mudbox 2013 Cookbook. Birmingham: Packt Pub-lishing Ltd, 2012, ISBN 1849691576.

[11] SALOMON, D.: Computer graphics and geometric modeling.New York: Springer, 1999, ISBN 0-387-98682-0.

[12] TUMA, T.: Pocítacová grafika a design: pruvodce zacínajícíhografika. Computer Press, 2007, ISBN 978-80-251-1784.

51

http://www.autodesk.com/products/autodesk-3ds-max/overview

http://www.autodesk.com/products/autodesk-3ds-max/overview

http://meshlab.sourceforge.net/

http://www.autodesk.com/products/mudbox/overview

http://www.autodesk.com/products/mudbox/overview

9. PRÍLOHY

[13] URBÁNEK, A.: Kontrola soucástí pomocí metod reverzního in-ženýrství. Brno: Vysoké ucení technické v Brne, Fakulta stroj-ního inženýrství, 2008. [bakalárská práce]

52

Date post:	12-Feb-2022
Category:	Documents
Upload:	others
View:	1 times
Download:	0 times

Pln½ text prce - Masarykova univerzita

Documents