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Fotogrametría – versátil y funcional

La fotogrametría es una técnica que se ha usado desde hace muchísimos años en Agronomía, Cartografía, Arqueología, Arquitectura y un largo etc, se basa fundamentalmente en medir la ubicación en el espacio de alguna zona geográfica, una arquitectura o un objeto mediante una serie de fotografías.
En los seis últimos años se ha incrementado el uso de esta técnica entre los artistas amantes del modelado en 3D, han visto como pueden crear objetos fieles al original y sobretodo obtener su textura mas detallada y así crear escenas u objetos hiperrealistas, para este hiperrealismo claro está que debe ir acompañado de un buen conocimiento de iluminación, fotografía y técnica del manejo del motor de render.

Por favor no copies total o parcialmente este tutorial en otras webs, formato digital o formato impreso sin previa autorización. Puedes poner un enlace que dirija a esta web

Vemos que el cine y el videojuego se alimenta de esta técnica: Cómo utilizan la fotogrametría para capturar hasta el último detalle para Star Wars Battlefront

incluso llevarlo mas allá e imprimirlo en escáner 3d y obtener un modelo real a escala.

Técnica

En este tutorial veremos como hacer las fotos y luego procesarlas para obtener el modelo con su textura.
En concreto utilizaremos la técnica de desplazamiento al rededor del objeto: Capture Camera Move. En un próximo tutorial veremos el objeto rotar mientras que la cámara permanecerá fija.

Versatilidad

Para que todos podamos comprobar la simplicidad y funcionalidad de esta técnica utilizaremos un teléfono con cámara, como prueba rápida nos ira bien además hoy en día todos tenemos un teléfono con cámara. En un segundo tutorial profundizaré en accesorios mas complejos y profesionales.

El objeto

Con respecto al objeto a fotografiar se recomienda que no sea transparente o de cristal, tampoco que sea brillante o que tenga mucha reflectancia. Mas bien tiene que ser un objeto mate y a ser posible con texturas marcadas.

La Iluminación

En esta ocasión lo haré en exterior, aprovechando la luz natural bajo las nubes, evitando la luz directa del sol. Evita las sombras muy marcadas ya que esto te hará obtener una textura con sombras. En el próximo tutorial de fotogrametría lo haremos utilizando luces de estudio (softbox) pero si no tienes luces de estudio veremos otras alternativas mas caseras de iluminar.

Fotografiar

Básicamente es situarse al rededor del objeto e ir haciendo las fotos procurando que ocupe toda la pantalla. No vale hacer 4 fotos y ya, mientras mas fotos hagas será mejor para el programa en reconstruir el objeto.

toma-de-fotos

En cada toma procura no mover el teléfono para que no salgan las fotos movidas. Será mejor si planificas tu secuencia de fotos, has las fotos en secuencia por angulo; es decir has una serie de fotos al rededor del objeto perpendicular al suelo, cuando hallas completado la vuelta sube un poco y en ese angulo has otra serie de fotos, al completar la vuelta vuelve a subir y has otra serie.

fotogrametria_tecnica

Ahora si consideras que hace falta hacer fotos de algunos detalles importantes o si hay zonas que no has alcanzado a tomar con las primeras series hazlo. Pasa las fotos al pc.

Añadir fotos

Para este tutorial voy a explicar como hacerlo con el PhotoScan, al final de este tutorial pondré una lista con algunos de los programas para fotogrametría. Si no tienes el programa Agisoft tiene una versión de prueba del PhotoScan.
Desde el PhotoScan importa las fotos: Flujo de trabajo > Añadir fotos… o con el botón photoscan_icon_add_photos

fotogrametria_agregar_fotos

Como con este tutorial se trata de probar el programa y su funcionalidad, voy a saltarme un paso que lo explicaré mas detalladamente en un próximo tutorial: Enmascarar objeto en fotogrametría.

Alinear fotos

Ahora haremos que el programa calcule la posición de la cámara para cada foto creando una nube de puntos, para ellos vamos a Flujo de trabajo > Orientar fotos…
fotogrametria_alinear_fotos
En la ventana que aparece te recomiendo la siguiente configuración para un procesado estándar:

fotogrametria_orientar_fotos

Precisión: Alta (Selecciona la precisión en el cálculo de la posición de la cámara, Precisión Mínima lleva menos tiempo en el cálculo pero es menos preciso).
Pre-procesar emparejamiento de imágenes: Desactivado (si tienes una gran cantidad de imágenes a analizar es mejor que utilices Genérico)
Adaptativo ajuste del modelo de cámara: Activado (Desactívalo cuando en la máscara no hay ningún objeto en movimiento)
Puntos claves por foto: Un valor numérico indica el máximo de puntos que va a tener en cuenta en el análisis por cada imagen, un valor de cero indica que puede utilizar la mayor cantidad posible para el cálculo pero también conlleva a una menor precisión.
Puntos de enlace por foto: Un valor numérico indica el máximo de puntos que van a coincidir para cada imagen. Un valor de cero indica que no se aplicará ninguna coincidencia de puntos.

Después del procesado aparece la nube de puntos, con la rueda del ratón acércate o aléjate, con la herramienta photoscan_icon_navigation (Navegación) muévete alrededor del modelo

fotogrametria_nube_puntos_01

Borrar puntos sobrantes

Como habrás visto al rededor del modelo hay puntos, estos tenemos que borrarlos. Sitúate sobre el modelo y con las herramientas de selección photoscan_icon_seleccion_cuadrado photoscan_icon_seleccion_circulo photoscan_icon_seleccion_lazo selecciona todos los puntos del modelo y recorta photoscan_icon_recorta_seleccion, ya se han borrado todos los demás puntos menos los de el modelo

fotogrametria_borrar_puntos

Caja de trabajo

Re ubiquemos y re escalemos el área de trabajo con las herramienta Re-dimensionar photoscan_icon_volumen_box_resize y rotar volumen de trabajo photoscan_icon_volumen_box_rotate

fotogrametria_volumen_de_trabajo

Nube de puntos densa

En relación a la posición de la cámara el programa calcula y crea una nube de puntos mas densa. Flujo de trabajo > Crear nube de puntos densa…

fotogrametria_nube_puntos_densa

En la siguiente ventana coloca los siguientes parámetros:

fotogrametria_nube_puntos_densa_01

Calidad: Alta (Selecciona la calidad deseada para construir el modelo, con la opción Extra alta se obtiene mas detalles y una geometría mas exacta, pero requiere recursos y mas tiempo para el procesamiento)
Filtrado de profundidad: debido a fotos con ruido o mal enfocadas PhotoScan tiene que aplicar algunos algoritmos, si hay pequeños detalles que necesitan ser reconstruidos se aconseja Leve, de lo contrario utiliza Agresivo, si lo que necesitas es reconstruir escena con detalles y zonas sin detalles utiliza Moderado. Pero en ningún caso se recomiendo Desactivado porque reconstruye con mucho ruido.

Crear malla

Es el momento de generar el modelo poligonal

fotogrametria_crear_malla

En la ventana que aparece selecciona los siguientes parámetros:

fotogrametria_crear_malla_01

Tipo de superficie: Arbitrario se utiliza para crear la malla de modelos (estatuas, edificios, etc), Bajorrelieve/Terreno como su nombre lo indica es para superficies planas
Datos fuente: Se debe especificar de donde va obtener los datos para la construcción de la malla
Número de caras: Escoja la cantidad máxima de polígonos que tendrá la malla.

Crear textura

En este paso el programa crear la textura del modelo en base a las fotos.

fotogrametria_crear_textura

En la ventana que aparece pondremos los siguientes parámetros:

fotogrametria_crear_textura_01

Modo de mapeado: Esto determina como el mapa será texturado.
Modo de mezcla: Mosaico
Tamaño/numero de texturas: Determina el tamaño en píxel y el numero de archivos para ser exportado. Exportar en varios archivos te permite tener texturas de gran tamaño, mientras que la exportación de alta resolución de la textura en un solo archivo puede fallar debido a las limitaciones de la RAM.

Previsualización

Con los siguientes botones podes navegar entre las distintas previsualizaciones: Nube de puntos fotogrametria_prev_01, Nube de puntos densa fotogrametria_prev_02, Clases de puntos fotogrametria_prev_03, Malla de color fotogrametria_prev_04, Malla sombreada fotogrametria_prev_05, Malla de alambres fotogrametria_prev_06 y Malla con textura fotogrametria_prev_07.

Ya tenemos listo el modelo para exportarlo, tenéis diferentes formatos para exportar.

Software para fotogrametría

Los programas para fotogrametría han desarrollado bastante precisión y cualquiera de ellos, gratis o de pago, hace muy bien su trabajo. Entre ellos están:

Resultado final

Hay algunas cositas que corregir (huecos, puntos que borrar) pero para ser un primer contacto con fotogrametría no esta mal y hecho con un teléfono.
Esto es todo por ahora, no olvides seguir la web en Facebook para recibir nuevos tutoriales.

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