SURFACE FROM POINT CLOUDS. Superficies a partir de nubes de puntos

Transcripción

1 SURFACE FROM POINT CLOUDS Superficies a partir de nubes de puntos

2 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.

3 Reconstrucción de superficies Reconstrucción de superficies Escaneo 3D Nube de puntos

4 Tecnicas de reconstrucción de superficies Sistemas basados en medidas de objetos Técnicas de reconstrucción Sistemas que NO utilizan medidas Triangulación No correspondencia

5 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.

6 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

7 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.

8 Mezclar Nubes de Puntos Varios escaneos Muestras mal distribuidas Diferentes Perspectivas Computing Rigid Body Matching Transformation The Iterative Closest Point (ICP) Algorithm

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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

15 Clasificación de Algoritmos de Reconstrucción De acuerdo al tipo de representación de la superficie: Representación Paramétrica Representación Implícita Representación Simple

16 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

17 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

18 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

19 Software que utilizan superficie de nube de puntos Meshlab Geomagic Rapidform Polyworks Autocad: Point-Cloud

20 Aplicaciones de superficies de nubes de puntos Modelos tridimensionales de piezas fabricadas. Modelos digitales de terreno.

21 Aplicaciones de superficies de nubes de puntos Representación medica: Datos volumétricos. Visualización, animación y texturización. Inspección de calidad en metrología

22 Gracias por su atención... Preguntas