reconstruccion de superficies en 3d

Reconstrucción de superficies en 3D
3D surface Reconstruction

Pedro García Romero, Juan Carlos Moya Morales, Efren Gorrostieta Hurtado, Jesus Carlos Pedraza Ortega,
Facultad de Informática de la Universidad Autónoma de Querétaro.


RESUMEN. En las últimas tres décadas infinidad de técnicas de contacto y no-contacto se han empleado en aplicaciones de ciencia e ingeniería parareconstrucción de superficies en 3D (tridimensionales). Sin embargo, en los últimos años los sensores ópticos para evaluar la forma 3D de un objeto, juegan un papel cada vez más importante. La principal ventaja de los sensores ópticos es que no necesitan contacto directo alguno con el objeto que se va a caracterizar y como una ventaja adicional de estos sistemas es que son significativamente más rápidos quelas técnicas por contacto. La idea básica es extraer la información referente a la profundidad de una imagen de manera eficiente y automática. En el siguiente artículo presentamos una comparación sobre técnicas de proyección de patrón de franjas, considerando dos métodos desarrollados y modificados; transformada de Fourier y Wavelet. Primero se propone el uso de transformada de Fourier y despuésel uso de la transformada Wavelet para la extracción de la información 3D de los objetos analizados. Los métodos propuestos requieren una simple imagen la cual contenga un patrón de franjas senoidales proyectadas sobre el objeto. El patrón de franjas tiene una frecuencia espacial conocida que permite eliminar discontinuidades en franjas con altas frecuencias. Simulaciones por computadora y pruebascon objetos reales fueron realizadas para validar los métodos y los experimentos desarrollados.

Palabras clave: Reconstrucción 3D, Transformada wavelet. Frecuencia espacial. Desdoblamiento de fase, Transformada wavelet Maar, Fourier, Wavelet, Perfilometria.


1. INTRODUCCIÓN

Existen diferentes técnicas de digitalización de una pieza, las cuales se pueden dividir en dos grupos generales:las técnicas de contacto y las técnicas de no-contacto. Una clasificación un poco más detallada se relaciona con la metodología empleada para la digitalización de la pieza. De acuerdo con esta clasificación existen tres tipos de técnicas: el palpado (tracking), la reconstrucción por imágenes (imaging) y la técnica de detección de rango (range finding) (Acosta, Duque, Galeano y Mantilla, 2007).Reconstrucción por imágenes, esta técnica tiene dos métodos principalmente para la reconstrucción 3D.

Activos. Este método también se le conoce como de contacto, en el cual se emite alguna clase de radiación y disciernen su reflejo para tentar un objeto o el ambiente. Los tipos posibles de radiación utilizada incluyen a la luz, el ultrasonido o la radiografía. Utiliza imágenes que pueden sercapturadas, por ejemplo, por medio de fotografía CCD (Charge Coupled Device), realizando cortes sucesivos a la pieza y así mostrar el contenido interior de la misma, tal como en (O. Schmitt, 2007), realizando desbaste de la pieza como en (H. Lan, Y. Ding, J. Hong and B. Lu, 2007), o empleando una técnica no destructiva para la captura de la imagen de la sección, tal como la tomografía computarizada(CT-Computed tomography) con rayos X (Q. Liwei, Z and Yi, L. Minghui, 2004) o mediante resonancia magnética.

Las desventajas de esta técnica radica en cuanto a la reconstrucción de piezas únicas, las cuales no pueden ser destruidas, o piezas que por la naturaleza del material no pueden ser cortadas o fresadas, como lo materiales blandos, en el caso de las tomografías o resonancia magnéticaimplica el uso de aparatos especializados que requieren de personal capacitado para su correcta utilización.

Pasivos. A este método se le conoce como de no contacto, debido a que no se emite ninguna clase de radiación, sino que detecta la radiación reflejada del ambiente. El procedimiento es detectar la luz visible porque es una radiación ya disponible del ambiente. Otros tipos de la radiación,...