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Transformez les structures anatomiques dans les sculptures

Avec la disponibilité de modèles 3D à haute résolution des structures anatomiques humaines, la puissante fonctionnalité graphique et de traitement de régions dans la version 11 peut être utilisée pour construire programmatiquement des sculptures modernes basées en anatomie.

L'art d'Antony Gormley peut servir d'inspiration. (http://www.antonygormley.com/sculpture/chronology).

In[1]:=

WikipediaData["Antony Gormley", "ImageList"] // Select[#, Length[Union[#]]/Length[#] &[ImageData[#][[1, 1]]] > 0.8 &] &

Out[1]=

Chargez une représentation fidèle du corps humain.

In[2]:=

human = AnatomyData[Entity["AnatomicalStructure", "Skin"], "MeshRegion"]

Out[2]=

Il est facile de construire une grande variété de sculptures en utilisant la fonctionnalité des régions.

In[3]:=

pts = MeshCoordinates[human]; nf = Nearest[pts]; color := Directive[GrayLevel[RandomReal[{0.5, 0.7}]], Specularity[RandomColor[], RandomInteger[{10, 20}]]]

In[4]:=

With[{dode = N[PolyhedronData["Dodecahedron"][[1]]]}, ballToDodecahedron[Ball[p_, r_]] := Translate[ Scale[Rotate[dode, RandomReal[{-Pi, Pi}], RandomReal[{-1, 1}, 3], {0, 0, 0}], r], p]]

In[5]:=

GraphicsGrid[ Partition[#, 4] &@{Graphics3D[{EdgeForm[], color, Table[BoundingRegion[ nf[RandomChoice[pts], RandomInteger[{100, 1000}]], "MinCuboid"], {200}]}], Graphics3D[{EdgeForm[], color, Table[BoundingRegion[ nf[RandomChoice[pts], RandomInteger[{100, 1000}]], "FastOrientedCuboid"], {250}]}], Graphics3D[{color, EdgeForm[], Table[Show[ BoundingRegion[ RandomChoice[ nf[RandomChoice[pts], RandomInteger[{100, 2000}]], RandomInteger[{4, 12}]], "MinConvexPolyhedron"]][[ 1]] /. _Directive :> {}, {600}]}], Graphics3D[{color, EdgeForm[], Table[ballToDodecahedron@ BoundingRegion[ RandomChoice[nf[RandomChoice[pts], RandomInteger[{100, 600}]], RandomInteger[{4, 12}]], "FastBall"], {300}]}], Graphics3D[{color, Table[BoundingRegion[ RandomChoice[ nf[RandomChoice[pts], RandomInteger[{100, 600}]], RandomInteger[{4, 12}]], "FastBall"], {500}]}], Graphics3D[{color, Table[ BoundingRegion[ RandomChoice[nf[RandomChoice[pts], RandomInteger[{100, 2000}]], RandomInteger[{4, 12}]], "FastEllipsoid"], {350}]}], Graphics3D[{color, EdgeForm[], Table[Cylinder[{#, nf[#, RandomInteger[{2000, 5000}]][[-1]]} &[ RandomChoice[pts]], RandomReal[{5, 25}]], {600}]}], Module[{pts2 = RandomSample[pts, 6000], nf2}, nf2 = Nearest[pts]; Graphics3D[{color, EdgeForm[], CapForm["Round"], Cylinder[{#, nf2[#, 100][[-1]]}, 6] & /@ RandomSample[pts2]}]]}, Spacings -> {-150, Automatic}, ImageSize -> Full ] // Rasterize[#, "Image", ImageSize -> {400, 400}] &

Out[5]=

On peut générer une apparence de l'art classique en appliquant une transformation de rotation et d'étirement aux jambes et aux bras pour créer des sculptures angéliques.

In[6]:=

nonlinearTransform3D[expr_, g_] := Module[{gD, inv, newNormal, newVertices, newNormals}, gD[x_, y_, z_] = Compile[{x, y, z}, Evaluate[D[g[{x, y, z}], {{x, y, z}}]]]; inv[m_] := With[{im = Inverse[m]}, If[Head[im] === Inverse, m, PseudoInverse[m]]]; newNormal[{vertex_, normal_}] := Quiet[With[{m = inv[Transpose[gD[vertex]]]}, If[Sign[Det[m]] == -1, -1, 1] m.normal]]; expr /. {GraphicsComplex[vertices_, body_, a___, VertexNormals -> normals_, b___] :> (newVertices = g /@ vertices; newNormals = newNormal /@ Transpose[{vertices, normals}]; GraphicsComplex[newVertices, body, a, VertexNormals -> newNormals, b])}]

In[7]:=

doubleTwist[{x_, y_, z_}] := With[{h = 1000, w = 180, H = 1300, \[Xi] = 600, \[Kappa] = 150}, With[{\[CurlyPhi] = 6 Pi If[z > h || (z > \[Xi] && Sqrt[x^2] > w), 0, Cos[Pi/2 (h - z)/h]], \[CurlyTheta] = -1.6 Pi If[(z > \[Xi] && Sqrt[x^2] < w) || z < \[Xi], 0, Cos[Pi/2 (w - x)/w]], f = Piecewise[{{1, z > h}, {1 + (h - z)/h, z < h}}], g = If[(z > \[Xi] && Sqrt[x^2] < w) || z < \[Xi], 1, 1 + (Sqrt[x^2] - w)/\[Kappa]]}, {{g, 0, 0}, {0, Cos[\[CurlyTheta]], Sin[\[CurlyTheta]]}, {0, -Sin[\[CurlyTheta]], Cos[\[CurlyTheta]]}}.({{f Cos[\[CurlyPhi]], f Sin[\[CurlyPhi]], 0}, {-f Sin[\[CurlyPhi]], f Cos[\[CurlyPhi]], 0}, {0, 0, 1}}.{x, y, z} - {0, 0, H}) + {0, 0, H}]]

In[8]:=

smoothHuman = Entity["AnatomicalStructure", "Skin"]["Graphics3D"];

In[9]:=

Show[nonlinearTransform3D[smoothHuman, doubleTwist], ViewPoint -> {-1, -2, 0}, Method -> {"ShrinkWrap" -> True}]

Out[9]=