Título	Tarea 3- Maite Aranda-Diego Torres-Débora Aravena-Victor Della Chiara
Asignatura	Fabricación con Medios Digitales
Del Curso	Fabricación con Medios Digitales 2022
Carreras	Diseño, Diseño Industrial"Diseño Industrial" is not in the list (Arquitectura, Diseño, Magíster, Otra) of allowed values for the "Carreras Relacionadas" property.
Nº	3
Alumno(s)	Débora Aravena, Victor Della Chiara, Diego Torres, Maite Aranda

Entrega Grupal: Fotogrametría

Escaneo 3D de nuestros cuerpos

La segunda parte del encargo se divide en 2:

Investigar sobre algunos programas o aplicaciones que sirvan para escanear en 3D como Meshroom o Recap y que se puedan trabajar tanto como en malla o como punto.

Dar uso a estos programas, entre otros, para escanearnos a nosotros mismos, probando con o sin lentes, gorros, mascarillas, etc; recomendación: fotografiar desde diferentes ángulos para obtener un resultado mejor y así trabajarlos como malla 3D.

Proceso de fotografía de los cuerpos

La Fotogrametría, el escaneo 3D y el cuerpo

La fotogrametría es una técnica que tiene como objetivo el estudio y la definición de forma precisa de la forma, las dimensiones y/o la posición en el espacio de un objeto, a través de los datos obtenidos de una o varias fotografías.

El escaneo 3D es el proceso de analizar un objeto o entorno para recoger datos sobre su aspecto, que posteriormente se puede reproducir con una impresora 3D.

El escaneo 3D profesional puede dividirse en dos categorías: de contacto y sin contacto. La digitalización de contacto coloca el objeto en una superficie de precisión y lo sondea de forma táctil, por otro lado, el escaneo activo sin contacto utiliza la luz para sondear un objeto, mientras que el pasivo sin contacto detecta la radiación ambiental.

Estos tipos de escaneo 3D requieren una importante inversión en hardware y software. Una opción más asequible es escanear en 3D mediante fotogrametría utilizando una app de escáner 3D y un teléfono móvil. Mientras que, en el pasado, el escaneo con un teléfono móvil requería hardware adicional, como un sensor de profundidad, hoy en día, especialmente con los modernos iPhones equipados con LiDAR (light detection and ranging), basta con el teléfono para escanear directamente desde las aplicaciones.

LiDar es un dispositivo que permite determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz láser pulsado. La distancia al objeto se determina midiendo el tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de la señal reflejada.

Foto de referencia

Programas de escaner 3D

Meshroom

Como programa principal se utilizó MESHROOM un software de reconstrucción 3D gratuito y de código abierto con fotogrametría. Éste software analiza la imagen utilizando algunos algoritmos fotogramétricos y calcula los puntos de superficie para luego trazar el modelo 3D, que puede ser exportado como archivo OBJ. Además, cuenta con visor 3D integrado en su interfaz donde se puede ver el modelo final.

Errores que se presentaron:

Error en las fotografías: Falta de imágenes, diferentes ángulos. Además el software reconoce y trabaja mejor con fotografías tomadas rodeando a la persona.

El software solo trabaja con fotografías con procedencia conocida (tipo de cámara)

Error de Hardware : En las pruebas realizadas con este software nos pudimos dar cuenta que el hardware del computador con el que se hace el render es de gran relevancia en cuanto al tiempo y calidad , además de minimizar las posibilidades de tener errores en el mapeo durante el proceso .

Proceso:

Se toman 15 fotografías rodeando a una persona a una distancia determinada, para esto se marco un perímetro circular con un radio de un metro aprox. en el suelo alrededor de la persona.

Propiedades cámara:

Fabricante: Apple
Modelo: iPhone 11
Punto F: f/1.8
Tiempo de exposición: 1/100 s
Velocidad ISO: ISO-80
Distancia Focal: 4 mm
Longitud focal de 35 mm: 26

La luz del fondo en ciertos ángulos rompía la silueta de la persona e influenciaba en la renderización.

Estas fotografías luego fueron importadas al programa MESHROOM y se llevo a cabo el proceso de escáner. El resultado obtenido fue uno de los mejores, en parámetros de volumen y definición. Mientras que en temas de forma y fidelidad a la personas hay zonas no bien reconstruidas, esto puede deberse a la cantidad de fotografías o la interferencia de la luz solar ante la cámara.

Resultados:

Munestra de fotografías (9 de 15)

Mapa de puntos.

Vista Frontal en malla.

Vista lateral en malla.

Otras pruebas

Éstas pruebas no resultaron debido a la poca información o mejor dicho, no se fotografiaron a los cuerpos desde distintos ángulos.

Eyescloud 3D

EyesCloud3d es una herramienta de generación de modelos 3D sin necesidad de conocimientos previos, permitiendo la creación de archivos a través de fotografías o vídeos hechos desde el teléfono móvil, permitiendo una entrada de entre 5 a 200 fotografías o videos de menos de 4 minutos. La app además ofrece un set de herramientas que te permitirán tomar medidas, calcular alturas, áreas, volúmenes, realizar cortes transversales, escalar, recortar, localizar y georreferenciar, unir modelos 3D e insertar notas y referencias a modelos 3D mediante hipervínculos.

Es posible descargar el modelo 3D en múltiples formatos de malla y nube de puntos tales como OBJ, PLY, E57, ASC, LAS, FBX, DAE, GLB, STL… para su utilización en software de edición 3D, para imprimir en una impresora 3D a través del fichero STL o exportarlo a tus aplicaciones AR/VR. El modelo 3D se podrá compartir sin necesidad de estar registrado para su visualización.

Proceso:

Se toman 50 fotografías separando los momentos de a 10 fotos por ráfaga con la cámara sobre un trípode, mientras que la persona detrás de cámara va fotografiando la otra persona en este caso la del escaner, va rotando sobre su propio eje dando pequeños pasitos hacia el lado.

Propiedades cámara:

Fabricante: Canon
Modelo: Canon EOS Rebel T7
Lente: EFS 18-55 mm
Punto F: f/4.5
Tiempo de exposición: 1/1000 s
Velocidad ISO: ISO-400
Distancia Focal: 27 mm
Autoenfoque

La luminosidad fue siempre la misma, ya que, el cuerpo rotaba sobre su propio eje y el fondo permanecía igual, lo que dificultó un poco el escaner fue la mascarilla, pero dentro de todo los resultados fueron buenos. Una vez listas las fotos, se traspasaron a un pendrive y luego a un ipad donde se trabajó directo sin modificar las imágenes. Dentro del programa se probaron distintas configuraciones, tanto de dejar el archivo como malla o punto, cuánta cantidad de puntos o si requería algún tipo de medición, hasta una vista "infrarroja", para darle un primer uso y ser aplicación apta para celulares y ipad's estaba bastante completa.

En la imagen adjunta se puede observar que el archivo se trabajó en punto.

En la imagen adjunta se puede observar que el archivo se trabajó en malla.

Metascan

Metascan es una herramienta de captura 3D que crea modelos fotorrealistas de objetos a partir de fotos, con LiDAR. Las fotogrametrías se generan con un mínimo de 20 fotos sacadas desde el interior de la app, dentro de las apps móviles que se probaron esta es con la que se obtuvieron mejores resultados en los escaners 3D.

Propiedades cámara:

Fabricante: Apple
Modelo: iPhone 11
Punto F: f/1.8
Tiempo de exposición: 1/100 s
Velocidad ISO: ISO-80
Distancia Focal: 4 mm
Longitud focal de 35 mm: 26

Para ser un archivo de prueba los resultaron fueron bastante buenos, lo que más influyó fue el contraste entre lo negro del mouse y lo blanco de la superficie.

Para esta prueba de estudio se nota que la luz es un factor importante a considerar al tomar las fotografías, la falta de esta puede producir recortes , o lugares que no se logran captar por lo que deforma el objeto.

Para esta segunda prueba sucede lo mismo , ahora siendo mas visible la falta de relleno en algunas partes del volumen escaneado.

Polycam

Es una aplicación que esencialmente trabaja con sensor LiDAR para la detección de volúmenes, contando con una optimización para generar escaneos en 3D colorizados en una alta calidad, dentro de un corto período de tiempo. Si no se cuenta con un dispositivo móvil con el sensor ya mencionado la aplicación igualmente utiliza la cámara regular y reconstruye el objeto escaneado a base de fotografías tomadas desde diversos ángulos.

Prueba realizada sin tener sensor LiDAR

Zephyr

Es un software comercial de fotogrametría y modelado 3D desarrollado y comercializado por 3DFLOW. Es un paquete completo de software de canalización de fotogrametría que incluye muchas herramientas de posprocesamiento, mediciones, modelado 3D y creación de contenido. Permite la reconstrucción 3D tanto de fotos como de vídeos, extrayendo fotogramas automáticamente y seleccionando los más adecuados para la reconstrucción.

Prueba realizada a través de video, el software mismo realizaba capturas de este y reconstruye con la información que extrae.

Slicer autocad + kinect

Slicer

Para iniciar el proceso, se ubica una base giratoria frente al kinect, esta base giratoria es construida para el uso específico de la kinect, con el fin de realizar la reconstrucción tridimensional del cuerpo. Se compone de una placa controlable (pieza de madera circular) sobre una base de madera y una estructura de metal. La placa es accionada por un botón que a su vez está conectado a un motor mediante la configuración de un arduino que recibe la orden de dar una vuelta y media. En el caso de que queden puntos ciegos ”abiertos” en el escaneo, el programa otorga la posibilidad de arreglarlo.

El archivo se trabaja como malla cerrada para poder imprimir en 3D.
Se recomienda cortar la base del objeto o cuerpo escaneado para una mejor superficie de apoyo.
El programa, además, brinda opciones de colorización.

La plataforma giratoria en la que cada uno se ubica

La kinect se ubica sobre un trípode para controlar la altura que se le dará según lo que se va a escanear

Configuración del sofware previo al escaneo

Resultado del escaneo

Antes de terminar el proceso se modifica el cuerpo rellenando vacios que la camara o veía, recortando el cuerpo para tener una base plana y reduciendo el numero de polígonos

Kinect

El dispositivo KINECT cuenta con 3 cámaras, una de ellas tiene un rayo que proyecta puntos ordenados, la otra es una cámara infrarroja y la última es una cámara normal que capta diversos colores; sus cualidades más destacables son: posesión de cámara RGB, sensor de profundidad y que proporciona captura de movimiento de todo el cuerpo en 3D.

Resultados finales

Como grupo quedamos bastante satisfechos con los resultados, a pesar del ruido del fondo y el hecho de que la cámara haya estado un poco a contra luz, los archivos quedaron completos, sí nos dimos cuenta de algunos detalles como la parte superior de nuestras cabezas que quedaron en su mayoría ahuecadas y en otros incluso al hacer una repetición de escaner no les "leían" partes de la cabeza como las orejas. Lo bueno es que en el mismo programa skanect permite trabajar esos detalles además de otras cosas.