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domingo, 24 de marzo de 2013
DIGITALIZACIÓN 3D
Un problema esencial en el tratamiento, conservación y recuperación del patrimonio histórico es la gestión de la documentación. ... Un sistema de información para patrimonio podría servir como herramienta genérica, en la que podrían desarrollarse la mayor parte de las aplicaciones... | Juan Carlos Torres & Pedro Cano
OBJETIVOS:
En este capítulo se profundiza en el concepto, métodos y técnicas de la digitalización 3D para conocer su aplicación y utilidad en el campo del patrimonio virtual. Además, se avanza un paso más y se analizan modelos digitales ya procesados, a partir de nubes de datos obtenidas del escaneo 3D, para saber importarlos y trabajar en programas de modelado 3D.
REFLEXIÓN:
Este tema me ha servido para comprender mejor el programa MeshLab. Al igual que en otros capítulos, se trata de una provocación a softwares para que los estudiantes exploremos sus posibilidades y saquemos nuestras conclusiones.
Lo que he podido ver en mis experiencias en el extranjero es que por una parte hay profesionales del sector que utilizan MeshLab en alguna ocasión, cuando se trata de objetos relativamente pequeños, para conseguir rápida y gratuitamente una malla a partir de una nube de puntos, (pero a nivel arquitectónico siempre se acaba usando programas de pago: Cyclone, 3DReshaper, Geomagic, Rapidform). Sin embargo, por otra parte hay profesionales que proceden más del mundo de la fotogrametría que ven este programa muy poco útil debido a que no saben qué pueden o no sacar de él.
PROS:
- Programa especialmente útil para el campo del patrimonio ya que fue creado precisamente para este campo.
- Es sencillo de utilizar en la mayor parte de su interfaz.
- Se mejora en cada versión actualizada.
- Es libre.
- Muchas opciones y filtros.
CONTRAS:
- La aplicación de algunos filtros puede acabar bloqueando el programa, no se trata de un programa robusto.
- Parece estar diseñado para un público concreto que debe saber donde está el filtro y sobretodo para qué sirve, la interfaz no es intuitiva en este apartado y se debería mejorar para que pueda llegar a un público más amplio.
- No hay suficiente documentación y tutoriales disponibles.
DOCUMENTOS:
La práctica de esta semana se ha centrado en una ejercicio práctico en MeshLab partiendo de las tomas parciales de un jarrón escaneado mediante un escáner el cual había que procesarlo: carga de modelos parciales, alineación de tomas, mezcla de mallas de triángulos, procesamiento de la malla resultante para resolución de problemas y obtención de modelo simplificado.
En este ejemplo elegido he encontrado cierta dificultad a la hora de alinear las tomas exteriores con las tomadas desde su parte superior para alcanzar el interior del objeto, ya que he tenido que eligir puntos análogos en el mismo borde del jarrón. Los resultados han sido suficientes, a pesar de tener un error de 0'5, superando el 0'1 que corresponde a un buen alineamiento.
En cuanto al simplificado, los resultados obtenidos con el filtro Quadric Edge Collapse Decimation han sido buenos pero sólo me ha permitido aplicarlo una vez, bloqueándose siempre al segundo intento y teniendo que reiniciar para volver a intentarlo. El porcentage de reducción aplicado ha sido de 0'04 conservando la topología y normales de los triángulos de la malla:
Para este tipo de simplificaciones recomiendo el trabajo realizado por Filippo Fantini en los últimos años en el Instituto de Restauración del Patrimonio, (UPV):
ADEMBRI, B., DI TONDO, S., FANTINI, F. Tools for archiving and managing cultural heritage. The finds from Hadrian’s Villa in the territory of Tivoli: The case study of the friezesfrom the Teatro Marittimo. Soprintendenza per i Beni Archeologici del Lazio, Roma / Università degli Studi di Firenze – Dipartimentodi Progettazione dell’Architettura, Firenze / Universidad Politecnica de Valencia - IRP, Valencia.
En la parte optativa de la semana he descrito dos ejemplos que he usado en el pasado con los programas Geomagic, Polyworks y Rapidform. Sin embargo, mi elección se decanta por el programa 3DResphaper, el cual considero el mejor en cuanto a calidad - precio, herramientas y posibilidades.
El ejemplo referido a la Gatehouse del Highbridge de Manhattan lo podeis encontrar en el siguiente artículo de la revista LIDAR:
SMITS, J., G. CEREZUELA, L. Beyond Digital Heritage Preservation. 3D laser scanner for architectural assessment and surface documentation.
La práctica de esta semana se ha centrado en una ejercicio práctico en MeshLab partiendo de las tomas parciales de un jarrón escaneado mediante un escáner el cual había que procesarlo: carga de modelos parciales, alineación de tomas, mezcla de mallas de triángulos, procesamiento de la malla resultante para resolución de problemas y obtención de modelo simplificado.
En este ejemplo elegido he encontrado cierta dificultad a la hora de alinear las tomas exteriores con las tomadas desde su parte superior para alcanzar el interior del objeto, ya que he tenido que eligir puntos análogos en el mismo borde del jarrón. Los resultados han sido suficientes, a pesar de tener un error de 0'5, superando el 0'1 que corresponde a un buen alineamiento.
En cuanto al simplificado, los resultados obtenidos con el filtro Quadric Edge Collapse Decimation han sido buenos pero sólo me ha permitido aplicarlo una vez, bloqueándose siempre al segundo intento y teniendo que reiniciar para volver a intentarlo. El porcentage de reducción aplicado ha sido de 0'04 conservando la topología y normales de los triángulos de la malla:
Vertices: 88.649
Faces: 177.436
|
Vertices: 3.480
Faces: 7.097
|
Para este tipo de simplificaciones recomiendo el trabajo realizado por Filippo Fantini en los últimos años en el Instituto de Restauración del Patrimonio, (UPV):
En la parte optativa de la semana he descrito dos ejemplos que he usado en el pasado con los programas Geomagic, Polyworks y Rapidform. Sin embargo, mi elección se decanta por el programa 3DResphaper, el cual considero el mejor en cuanto a calidad - precio, herramientas y posibilidades.
El ejemplo referido a la Gatehouse del Highbridge de Manhattan lo podeis encontrar en el siguiente artículo de la revista LIDAR:
SMITS, J., G. CEREZUELA, L. Beyond Digital Heritage Preservation. 3D laser scanner for architectural assessment and surface documentation.
MATERIA APRENDIDA:
- Conocer los principales métodos de digitalización 3D para poder evaluar el método a usar en casos concretos de arqueología virtual.
- Entender el proceso de digitalización y poder valorar su utilización en arqueología virtual.
- Conocer el concepto y estructura del modelo geométrico para poder valorar los requisitos necesarios que debe tener en aplicaciones concretas de arqueología virtual.
- Conocer los pasos del tratamiento de la información en digitalización 3D.
- Saber realizar la planificación preliminar en un trabajo de digitalización.
- Conocer y saber usar herramientas de visualización de modelos digitalizados y como importar modelos digitalizados en herramientas de modelado 3D.
REPRODUCCIÓN:
Esta semana me gustaría reproducir con más detalle el final del capítulo sobre CHISel, un sistema de información para patrimonio concebido como un sistema GIS pero trabajando sobre la superficie del elemento en lugar de hacerlo sobre el territorio [Torres 2012]. Este sistema permite asociar capas de información a la superficie, y realizar consultas interactivas y operaciones de análisis complejas sobre ellas.
DETALLES DEL PROYECTO
La información se estructura y almacena en capas. Cada capa hace referencia a un dato y contiene el valor de ese dato en todo la superficie del artefacto. Con frecuencia no se conoce el valor de un dato en algunas zonas, bien por no tener sentido en ese punto o porque no se ha obtenido. En estos puntos la capa contiene una marca especial (usualmente denominada valor nulo) que indica la ausencia del valor.
Nuestro enfoque es realizar la asociación de capas de información al modelo geométrico de forma dinámica. Esto es:
Nuestro enfoque es realizar la asociación de capas de información al modelo geométrico de forma dinámica. Esto es:
- Toda la información semántica está estructurada en capas.
- Cada capa almacena la distribución de una propiedad sobre la superficie del modelo.
- Las capas pueden crearse, editarse, visualizarse, componerse y borrarse en cualquier momento.
- Una propiedad puede ser cualquier elemento de información, desde un valor numérico hasta una ficha completa, conteniendo fotografías o documentos externos.
El enfoque utilizado se basa en realizar una discretización de la superficie (tal como se hace para representar mapas raster). El espacio ocupado por el objeto se divide en celdas cúbicas.
Para establecer la correspondencia entre celdas de la superficie del objeto y valores de la capa, se numeran las celdas cruzadas por la superficie. De esta forma, las capas de información se pueden almacenar como una secuencia numerada de valores, cada valor está asociado con la celda que le corresponde según su posición en la secuencia. De esta forma es posible tanto encontrar el valor asociado a un punto de la superficie como localizar las zonas de la superficie que tienen asociado un determinado valor.
Además, esta subdivisión en celdas se utiliza para indexar los elementos geométricos del modelo (vértices y triángulos), estableciendo de este modo una correspondencia entre los elementos geométricos y las propiedades a través de las celdas.
SÍNTESIS:
Como ya he dicho con anterioridad, para mí carece de sentido seguir usando tecnologías como láser escáner 3D, que nos permiten digitalizar patrimonio con una resolución milimétrica, y conformarnos sólo con eso, con una digitalización 3D para documentar o un buen modelo 3D. Se trata de avanzar en la última aplicación que ha surgido en los últimos años, la de análisis y/o aplicaciones prácticas, de manera que se puede aprovechar la información para ayudar al propio patrimonio que se está estudiando en futuros trabajos de restauración y conservación.
La aplicación del proyecto CHISel sobre la versión en 3D de los 12 leones del recién restaurado y premiado por Europa Nostra Patio de los Leones, sin duda colaborará en su preservación futura. Y es en este sentido en el que quiero dirigir mi proyecto final del Máster de Conservación del Patrimonio Arquitectónico, en encontrar la manera de poder convertir directamente la nube de puntos escaneada en mallas que podamos analizar en programas de modelado de elementos finitos y de esa forma se pueda ver con mayor exactitud como se está comportando su estructura.
Conceptos nuevos:
Profesores: Dr.Juan Carlos Torres Cantero y Dr. Pedro Cano Olivares
Laboratorio de Realidad Virtual. Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos.
Universidad de Granada
La aplicación del proyecto CHISel sobre la versión en 3D de los 12 leones del recién restaurado y premiado por Europa Nostra Patio de los Leones, sin duda colaborará en su preservación futura. Y es en este sentido en el que quiero dirigir mi proyecto final del Máster de Conservación del Patrimonio Arquitectónico, en encontrar la manera de poder convertir directamente la nube de puntos escaneada en mallas que podamos analizar en programas de modelado de elementos finitos y de esa forma se pueda ver con mayor exactitud como se está comportando su estructura.
Conceptos nuevos:
- Sopa de triángulos: El modelo contiene una lista de triángulos sin relaciones topológicas entre ellos.
- Manifold: Una superfície es variedad (manifold en inglés) cuando localmente se puede hacer corresponder con una superfície plana, dicho de un modo más informal, cuando cada zona de la superficie se podría planchar generando un parche plano.
Profesores: Dr.Juan Carlos Torres Cantero y Dr. Pedro Cano Olivares
Laboratorio de Realidad Virtual. Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos.
Universidad de Granada
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