Exposición Teórica

SURFACE FROM POINT CLOUDS
Superficies a
partir de nubes
de puntos
¿Qué es una nube de puntos?
Conjunto de vértices en un
sistema
de
coordenadas
tridimensional.
Representaciones
de
la
superficie externa de un objeto.
Se crean habitualmente con un
láser escáner 3D.
Estos puntos se pueden usar
para extrapolar la forma del
objeto.
Reconstrucción de superficies
Reconstrucción
de superficies
Escaneo 3D
Nube de
puntos
Tecnicas de reconstrucción de
superficies
Sistemas basados en
medidas de objetos
Técnicas de
reconstrucción
Sistemas que
NO utilizan
medidas
Triangulación
No correspondencia
Representación de nube de puntos
Atributos sobre
nube de puntos
Coordenadas
Color
Iluminación
Normales
Formatos de Archivo:
La mayoría de las aplicaciones de software existentes que
trabajan con nubes de puntos utilizan dos estándares para almacenar y
extraer las nubes de puntos. Por lo tanto al realizar un escaneo 3D es
recomendable que los datos sean representados en alguno de estos
estándares.
Representación de nube de puntos
Formatos de archivos:
Virtual Reality Modeling
Language
Escena
SFL
Grafo
PointShop3d: Versatil
POINTSET
INDEXEDFACESET
Radio por vértice
Densidad local
Transparencia
Codificacion binario
Visualización de nubes de punto
Técnica para “renderizar” nubes de puntos es “Point Splating”:
considera cada punto como un disco orientado en 3D.
La orientación: Normal de la superficie evaluada en cada punto.
El radio del disco: Parámetro adicional por vértice.
El color: color almacenado, dirección de vector normal e iluminación.
CADA PUNTO ES RENDERIZADO COMO UNA ELIPSE
Los radios son elegidos tal que las elipses se sobrepongan, generando así una
percepción de una superficie continua siendo renderizada.
Mezclar Nubes de Puntos
Varios escaneos
Muestras mal distribuidas
Diferentes
Perspectivas
Computing Rigid Body Matching Transformation
The Iterative Closest Point (ICP) Algorithm
Mezclar Nubes de Puntos
Computing Rigid Body Matching Transformation
Diferentes sistemas de coordenadas
Objeto Movido por
Computadora
Translación Lineal
Objeto Movido a
Mano
Transformación Estimada
Buena estimación
Método de Mínimos
Cuadrados
Mezclar Nubes de Puntos
The Iterative Closest Point (ICP) Algorithm
Estimación Inicial
Transformación de la estimación iterativamente
Criterio de parada
Utiliza el algoritmo antes mencionado
Reconstrucción de
Superficies
Aproximar nube de puntos a superficie
No se garantiza la recuperación exacta de la
superficie
Tarea difícil, se debe inferir la superficie de la
mejor manera posible
Algoritmos que construyen
Isosurfaces
Marching Cubes:
Intersección de cubos con la función de una superficie
Disminución progresiva del tamaño de los cubos
Un vértice es de color si está por debajo de la
superficie y de color en caso contrario
256 combinaciones, 16 familias, división en
símplices
Algoritmos que construyen
Isosurfaces
Marching Tetrahedra:
Mismo concepto de Marching Cube
4 casos distintos
Sin ambigüedades
Posibilidad de descomponer en cubos, sin embargo el
último paso es descomponer el cubo en 5 tetraedros
Clasificación de Algoritmos
de Reconstrucción
De acuerdo al tipo de entrada:
Nubes de punto no organizados
Nubes de punto estructuradas
De acuerdo a su división espacial:
Orientados a superficie
Orientados a volumen
Clasificación de Algoritmos
de Reconstrucción
De acuerdo al tipo de representación de la
superficie:
Representación Paramétrica
Representación Implícita
Representación Simple
Clasificación de Algoritmos
de Reconstrucción
De acuerdo a la manera de aproximación o
interpolación:
Superficies Aproximadas
Superficies Interpoladas
De acuerdo a las diferentes asunciones que realizan
los algoritmos:
Asumen tipo topológico ajustado
Explotan estructura o información de orientación
De punto a superficie
4 PASOS:
Pre-Procesamiento:
Eliminar data errónea. Muestreo de puntos.
Reducción de ruido. Eliminación de datos atípicos.
Rellenado de huecos.
Determinación de topología global:
De la superficie de los objetos. Ordenamiento global y
restricciones.
Generación de superficie poligonal:
Mallas cuadráticas o triangulares. Triangulación.
Post-Procesamiento:
Refinar y perfeccionar la superficie poligonal.
Corrección de bordes. Inserción de triángulos
Edición de polígonos
Triangulación
Parte fundamental de la mayoría de las
aplicaciones de reconstrucción
Convierte puntos en una malla poligonal
Triangulación 2D
Triangulación 2.5D
Superficies para modelos 3D
Triangulación 3D
Software que utilizan superficie
de nube de puntos
Meshlab
Geomagic
Rapidform
Polyworks
Autocad: Point-Cloud
Aplicaciones de superficies
de nubes de puntos
Modelos tridimensionales
de piezas fabricadas.
Modelos digitales de terreno.
Aplicaciones de superficies
de nubes de puntos
Representación medica: Datos volumétricos.
Visualización, animación y texturización.
Inspección de calidad en metrología
Gracias por su atención...
Preguntas