模拟一个真正的山爬3 d建模和数字制造

发布的丽莎哈维,2017年6月7日

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周六,亚历克斯杭·诺尔德成为第一个登山者独自完成,ropeless爬的约塞米蒂的3000英尺高的埃尔卡皮坦墙。国家地理他的成就描述为“可能是最伟大的壮举的纯攀岩运动的历史。”甚至有超过20年经验的攀登,杭·诺尔德花了一年多的秘密训练这个特定的爬在不同地点在美国,中国,欧洲,和摩洛哥。

时磨练技能的历史性的攀升,达特茅斯College-led的一个研究小组利用最新技术的挑战攀岩从一个完全不同的角度:他们使用三维扫描,3 d建模和数字制造再现实际户外登山路径在一个室内攀岩墙。

图片来源:达特茅斯学院。

这些重建是不完全相同的复制品实际同行。,成本高昂。相反,团队把目光聚集在人类如何与户外爬。重建集中在关键的岩石特性用于提升困难的登山者攀登路线,或核心。这种方式,他们可以重建的困难爬上一个室内结构没有重建整个山坡上。团队的研究项目提出了在第35届计算机建模协会的会议上在丹佛的计算系统。

”捏造只有岩石表面的关键部分,我们能够再现户外环境不需要超大号的发射或其他非标生产设备,”艾米丽白粉,作者和达特茅斯学院的助理教授计算机科学。

重建的关键

两个专家的消遣是基于核心在于攀登在新罕布什尔州和犹他州的网站。多视点立体影像被抓获的攀岩运动员提升的核心。这提供了一个3 d视图的登山者的尸体定位。

视频被用来估计三维骨架构成的登山者,显示他的手和脚的位置。它还被用来估计接触力的方向。这使研究人员能够识别哪些部分山的一边必须重新创建:只有部分的登山者联系了山的表面。

一旦路线,岩石特性,3 d建模和接触点,团队创建了两个版本的每个攀岩。创建一个3 d打印机,而另一个是用高密度泡沫使用辅助路由器。两套用于纹理比较。研究小组发现一组创建泡沫模具有一个更为现实的表面纹理。

泡沫模具的岩石。图片来源:达特茅斯学院。

岩石持有伪造时,团队必须精确地定位在室内攀岩场。为此,他们绘制了四脚钉紧固件登山健身墙上的位置。这就是模具是固定的。MATLAB圆形Hough变换被用来识别四脚钉在健身房墙的照片。然后他们跑一个优化过程寻找最佳连接点为每个攀岩坚持准确再现户外攀爬。

(左)白色的持有形式复制路线被找到最佳匹配位置靠四脚钉永久安装在体育馆墙上。(右)四脚钉位置显示为蓝色的圆圈。红圈对应中心和交叉对应于最优四脚钉匹配。图片来源:达特茅斯学院。

团队有登山者提升重建关键在室内攀岩。新爬也是录像。研究发现相同的攀岩者会使用几乎相同的身体姿势重新创建的症结所在,说明的副本的路线是成功的。这表明所有技能水平的登山者可以训练没有去爬的山。也许我们会看到一个室内的约塞米蒂的埃尔卡皮坦下!

(上)的原始爬TATAN在新罕布什尔州。(底部)相同的登山者升序重新创建的关键。图片来源:达特茅斯学院。

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