miércoles, 23 de enero de 2013

miércoles, enero 23, 2013 - , 7 comments

11. Escáner 3D vs. Fotogrametría: ¿la eterna batalla?

Para la realización de esta investigación, tengo la suerte de contar con el modelo tridimensional del horno realizado por los profesionales de Global S.L. mediante el uso de un escáner láser 3D. Pese a que la precisión de esta técnica es sub-centimétrica (te toma los puntos de una estructura u objeto a una distancia inferior a un centímetro), el modelo generado ocupa muchísimo espacio y se hace muy complicado trabajar con él debido a la cantidad de información geométrica que incluye.

Sin embargo, existe otra forma de convertir los objetos arqueológicos, que el tiempo ha escondido durante siglos bajo estratos de tierra, en objetos tridimensionales que campen por nuestros PCs: la fotogrametría

Modelo 3D del Horno de Montesa realizado mediante fotogrametría.

La fotogrametría se basa en un grupo de imágenes en 2D para crear un modelo 3D. ¿Cómo lo consigue? Calculando mediante algoritmos matemáticos la posición exacta de cada cámara en el momento en el que fue tomada cada imagen y relacionando puntos similares en cada una de las ellas. 

Así pues, y contando con las imágenes arqueológicas que los muchachos de Global S.L. me entregaron amablemente, me planteé procesarlas con software fotogramétrico para obtener un modelo 3D más ligero y, algo muy importante, texturizado con alta calidad fotográfica -el escáner láser toma el color de los puntos y fotografías de baja calidad, que no consiguen esta textura-.

Los software de fotogrametría detectan dónde se encontraba cada cámara (en azul) cuando se tomo cada foto.

Mediante el uso de PhotoScan -cuya versión de prueba se puede descargar aquí, y se puede pedir licencia de 3 meses-, he convertido 14 fotografías en un modelo tridimensional. La nube de puntos generada se compone de 82023 puntos y el objeto de 144279 caras triangulares, y la textura es de alta resolución. Una vez creado el modelo lo puedo escalar con facilidad ya que el jalón está presente en las imágenes y se ha reconstruido también en el modelo.

Antes de nada debo decir que existen unas estrategias determinadas de calibrado de cámara y de toma de las imágenes que deben ser tenidas en cuenta para asegurar un buen resultado de la fotogrametría. Los distintos software, sin embargo, cada vez son más precisos y generan con facilidad modelos pese a que se "rompan" algunas de las leyes de la fotogrametría a la hora de tomar las imágenes. Eso es lo que necesariamente me he visto obligado a hacer, ya que la estructura está ya bajo tierra, arrasada por las obras del AVE, y sólo dispongo de unas fotos que no están pensadas para hacer fotogrametría y que, a priori, podrían considerarse no válidas -incluso resultan molestas en la textura final, debido a la presencia de zonas de sol y sombra, por ejemplo-,

El resultado, sin embargo, es sorprendente:

En la imagen se puede observar cómo la precisión del objeto creado mediante fotogrametría no dista de aquel creado mediante escáner láser 3D.

Al disponer de dos modelados del mismo objeto realizados con técnicas diferentes, uno mediante escaneado láser 3D y otro mediante fotogrametría, puedo comparar la precisión del que sería más susceptible de duda: aquel que ha sido realizado mediante fotogrametría con fotos que no están pensadas para ello. 

Como se puede observar, sin embargo, no existe una gran diferencia entre ambos modelos, siendo perfectamente válido para llevar a cabo un correcto estudio arqueológico el modelo obtenido mediante fotogrametría. 

a) Ortofoto del modelo obtenido mediante escáner láser 3D; b) Ortofoto del modelo obtenido mediante fotogrametría.

Detalle del mallado de ambos objetos. a) Mallado del modelo realizado con el escáner láser 3D.; b) Mallado del modelo realizado mediante fotogrametría.

Pese a que los modelos obtenidos con escáner láser nos pueden aportar una precisión mayor -milimétrica, en ocasiones-, los arqueólogos nos debemos preguntar si de verdad es necesario pagar el precio de tal precisión: tener que trabajar con un complicado modelo terriblemente pesado, tener que texturizarlo de forma más manual, mediante una ortofoto o texturas artificiales... y el propio precio (€€€) del escáner láser 3D que, pese a que en los últimos años cada vez son más asequibles, todavía no están al alcance de todos.

Quizás esta batalla entre diferentes técnicas deje de ser eterna y, en no demasiado tiempo, la fotogrametría usurpe el trono del escáner láser 3D...



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Modelo 3D realizado mediante escaner láser:  todos los derechos reservados a la empresa Global S.L.


7 comentarios:

Como bien dices el coste de un equipo de escaneo y del software adecuado para el procesado de nubes de puntos no está al alcance de cualquier bolsillo. Y más si tenemos en cuenta el know how necesario para obtener buenos resultados de esta tecnología. Por este motivo existimos las empresas de servicio de escaneado láser 3D, que ofrecemos soluciones adaptadas a las necesidades de cada proyecto y a un coste que en muchas ocasiones se recupera gracias al ahorro en tiempo en la toma de datos.
El tema de la difícil gestión de los datos se resuelve facilmente con el uso de los softwares adecuados para ello. El escaneado láser nos ofrece la posibilidad de disponer en cuestión de minutos de la máxima información posible para posteriormente depurar la información para quedarnos sólo con la realmente imprescindible.

Tienes razón, Miquel, pero en mi opinión es mucho más práctico que los equipos de arqueólogos cuenten con sus propias herramientas y no deban depender de empresas capaces de manejarlas. Esto se debe a que la arqueología es algo imprevisible y no sabes si te vas a encontrar con 1 estructura o con 100 que debes escanear.

Creo que la rápida evolución de la fotogrametría terrestre va a llevarnos, en unos años, a que esta sustituya por completo el uso del escáner láser en las excavaciones.

Lo ideal sería que todas las Unidades Estratigráficas y estructuras arqueológicas fueran documentadas mediante fotogrametría para obtener así el modelo tridimensional geométricamente preciso de toda la excavación. Hacer esto con un escáner láser, aunque haya una empresa de por medio, es muy costoso -con la desventaja de que el arqueólogo no controla realmente todos los pasos de la generación de los modelos adecuados-.

Hola Pablo. Ante que nada queria darte las felicitaciones por el Blog que teneis aca.
Queria sacar a la mesa un tema un poco parecido que tiene que ver con los Escaners 3D y la Fotogametria a ver que opinion teneis al respecto del uso de ambas tecnologias y equipos en la recreacion de personas, la nueva tendencia que estamos viendo de escanear personas y ser impresas con la nueva ola de impresoras 3d que andan por todos lados.
Me gustaria saber que opinan sobre los beneficios de ambas

Saludos, he estado googleando sobre esta comparacion y ha sido muy interesante llegar a este blog.

Sin duda la fotogrametria aunque es muy antigua, esta ganando mucho espacio.

El costo del sensor realmente es muy bajo comparado con el de los escaner laser.

Saludos, he estado googleando sobre esta comparacion y ha sido muy interesante llegar a este blog.

Sin duda la fotogrametria aunque es muy antigua, esta ganando mucho espacio.

El costo del sensor realmente es muy bajo comparado con el de los escaner laser.

Un artículo muy interesante. Cada vez más profesionales y empresas requieren servicios de escáner 3D, impresión, prototipado, nube de puntos... y se agradecen blogs sobre estos temas. Un saludo.

Excelente artículo por su claridad de conceptos. Nosotros somos una empresa especializada en servicios Servicios de digitalización 3D y medición con escáner láser terrestre mediante la recolección, análisis, presentación y entrega de la información geoespacial con High Definition Survey (HDS). www.scanphase.com

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