FotogrametríaUna herramienta útil para recreaciones virtuales

Por Brenda Esquivel Flores

¿Qué es la fotogrametría?

Medición y reconstrucción de un objeto o espacio a

través de fotografías.

Photós: Luz

Gramma: Trazado, dibujo

Su primer uso se limitó a

reconstrucción topográfica

¿Qué usos tiene actualmente?

Reconstrucción de sitios arqueológicos, históricos

Preservación de patrimonio cultural

Ciudad de Palmyra reconstruida con

fotogrametría después de ser destruida por

ISIS

Reconstrucción virtual de

personajes

Reconstrucción virtual de personajes

Reconstrucción de Alfred Molina para el Dr.

Octopus en Spiderman 2

Toma fotográfica de actor.

Reconstrucción de Barack Obama. Toma

fotográfica en la Casa Blanca con un rig

montado.

Resultado final.

Reconstrucción de actor para tráiler de juego Cyberpunk 2077 por CD Projekt Red en Polonia.

Resultado final después de retopología, texturizado, rigging. animación.

Creación de entornos para videojuegos

Entorno de bosque creado para The Vanishing of Ethan Carter. Nube de puntos (izquierda) y asset final.

Still de The Vanishing of Ethan Carter.

Reconstrucciones forenses

Investigación médica

Fotogrametría de ligamentos de deltoides para posterior estudio por Silver Medical visuals.

¿Qué se necesita en

fotogrametría?

Bases teóricas y equipo de fotografía

Condiciones ambientales ideales para la sesión

fotográfica

Conocimiento de software (Agisoft y algún otro

programa 3D para hacer retopología)

PC con buen procesador (High speed multi core CPU -

3GHz-), RAM (32 Gb min.)y tarjeta de video (high-end

OpenCL o compatible con CUDA)

Bases teóricas

Siempre modo manual, nunca automático en cámara

Imagen nítida, y buen enfoque para mejor

procesamiento de fotografías

Mayor apertura para enfoque general de escena

(no profundidad de campo)

ISO bajo para menor cantidad de grano en imagen (con

espacio bien iluminado para no tener que acelerar la

velocidad de obturador)

Guía demostrativa de ISO, velocidad de obturador y

apertura de diafragma

Muestra de ausencia o presencia de motion blur por diferentes velocidades de obturador.

Nótese que en la foto con mayor motion blur o una velocidad más lenta de obturador, entra

más luz al sensor y esto debe compensarse cerrando más el diafragma o subiendo el valor de

ISO tomando en cuenta las posibles consecuencias de ello.

Muestra de nitidez de imagen con un menor

ISO, lo cual es ideal para fotogrametría. La

imagen con mayor ISO tiene más grano por

trabajar con menor cantidad de luz.

Equipo fotográfico

Trabajar con buena resolución

Preferir usar formato RAW

a JPEG, para contar con mayor

cantidad de datos.

Opciones de equipo

Técnicamente cualquier cámara funciona para obtener

resultados (GoPro, iPhone, compacta, Reflex). Lo

importante es que puedan modificarse los valores de

velocidad de obturación, ISO y apertura de diafragma.

Resultados óptimos: DSLR (cámara réflex digital) en

caso de tener buenos specs en equipo de cómputo para

poder procesar imágenes de tan alta calidad.

Mínimo de 5 megapíxeles de resolución.

Objetivos(lentes)

Preferentemente, es conveniente tener un lente fijo de

50 mm.

No es recomendable usar ojos de pez o lentes macro

para fotogrametría.

Soporte

Para foto aérea, se puede utilizar

GoPro montada en un dron

Siempre preferir usar tripié,

para mayor estabilidad

Un tornamesa para objetos pequeños podría ser de

utilidad

Espacio Es importante tener de 3 a 5 metros de distancia

alrededor del objeto para la toma fotográfica.

Tarjeta de blancos

Se utiliza en la primera fotografía de la secuencia para

hacer un balance de blancos en la exposición y que

todas tengan el mismo aspecto, sin variaciones de

tonos.

Condiciones de iluminación para

fotogrametría

Sombras duras vs. Iluminación plana

Mientras mayor control sobre la iluminación, es más

conveniente para obtener un resultado homogéneo en

la captura fotográfica

En caso de necesitar fotografías de exteriores, los

cielos nublados son ideales, pues las nubes son

difusores naturales de la luz del sol

Difusores en

interiores y

exteriores ayudan

a obtener

mejores resultados

En la toma fotográfica debe existir una sobreposición

entre foto y foto de un 60% a 80%. Si no se hace de esta

forma, el programa no podrá encontrar los puntos en

común entre una y otra imagen.

La toma debe realizarse siguiendo la silueta del objeto.

Al final de la secuencia en que se ha tomado la forma

general del objeto, se puede tomar detalles como

superficies finas, ojos de una escultura, pliegues de

ropa, etc.

Es recomendable tener un buen número de fotos para

tener suficientes datos para la reconstrucción. 300 a 500

fotos es un buen número para el caso de fotos de

smartphone.

Opciones de configuración para equipo

(sugerida por Agisoft)

Basic configuration

up to 32 GB RAM

Advanced configuration

up to 64 GB RAM

Extreme configuration

more than 64 GB RAM

CPU: Quad-core Intel Core i7

CPU, Socket LGA 1150 or 1155

(Kaby Lake, Skylake,

Broadwell, Haswell, Ivy Bridge

or Sandy Bridge)

CPU: Octa-core or hexa-core

Intel Core i7 CPU, Socket LGA

2011-v3 or 2011 (Broadwell-E,

Haswell-E, Ivy Bridge-E or

Sandy Bridge-E)

For processing of extremely

large data sets a dual

socketIntel Xeon

Workstation can be used

Motherboard: Any LGA 1150

or 1155 model with 4 DDR3

slots and at least 1 PCI Express

x16 slot

Motherboard: Any LGA 2011-

v3 or 2011 model with 8 DDR4

or DDR3 slots and at least 1

PCI Express x16 slot

RAM: DDR3-1600, 4 x 4 GB (16

GB total) or 4 x 8 GB (32 GB

total)

RAM: DDR4-2133 or DDR3-

1600, 8 x 4 GB (32 GB total) or

8 x 8 GB (64 GB total)

GPU: Nvidia GeForce GTX 980

or GeForce GTX 1080

(optional)

GPU: Nvidia GeForce GTX 980

Ti, GeForce GTX 1080 or

GeForce TITAN X

Funcionamiento básico de Photoscan

Configuración básica de valores iniciales

Añadir fotos

Mascarear fotos (para definir el volumen principal que

debe reconstruirse)

Mascareado.

Nube de puntos.

Alinear fotos (rastreo de puntos clave en común entre

las fotos)

Construcción de nube densa de puntos (representación

de objeto en partículas de color)

Nube de puntos densa.

Construcción de geometría

Construcción de textura (Pueden crearse una o varias

texturas de 2K, 4K, etc. El mapa de UVs se genera

automáticamente)

Exportación de modelo

Creación de geometría.

Modelo con textura listo para exportación.

La toma de fotografías debe realizarse en torno al objetivo

Preferir volúmenes definidos. Los volúmenes muy finos

y delgados muy probablemente tendrán errores en la

reconstrucción

Errores en reconstrucción de cráneo de hámster, en las zonas

del ojo, donde el hueso es más fino

Es importante no tener una foto con un ángulo repetido,

pues puede ocasionar un error al momento de procesar

la secuencia.

Si no se obtienen todos los ángulos de un objeto, existe

la opción en Photoscan para cerrar la geometría o dejar

el “agujero” en la zona donde no se tienen datos

fotográficos para cerrar la superficie.

Si se capturan exteriores, la toma apunta hacia el centro, pero si se pretende reconstruir un cuarto o área cerrada,

igualmente debe apuntarse la cámara hacia el centro de la habitación

Para toma fotográfica de personajes es necesario contar con un rig con varias cámaras, pues un humano o animal vivo, por

quieto que esté, puede moverse algunos milímetros y eso estropea la toma.

Nube de puntos para reconstrucción de iglesia. La malla generada después de crearse una nube de puntos llega a tener

millones de polígonos y siempre es necesario hacer retopología y bake de texturas en un modelo más óptimo.

Los objetos traslúcidos y brillantes pueden crear problemas, pues generan una variación en las imágenes desde diferentes ángulos,

lo que impide alinear las fotos para generar el modelo. Las superficies ideales son las opacas.

Fin