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ES2249162A1 - Method for creating three-dimensional object model during e.g. architectural engineering design work, involves providing digital video camera on swivel base, and linking intersection points of projective rays by software - Google Patents

Method for creating three-dimensional object model during e.g. architectural engineering design work, involves providing digital video camera on swivel base, and linking intersection points of projective rays by software

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Publication number
ES2249162A1
ES2249162A1 ES200402054A ES200402054A ES2249162A1 ES 2249162 A1 ES2249162 A1 ES 2249162A1 ES 200402054 A ES200402054 A ES 200402054A ES 200402054 A ES200402054 A ES 200402054A ES 2249162 A1 ES2249162 A1 ES 2249162A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
modeling
lines
sector
procedure
software
Prior art date
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Granted
Application number
ES200402054A
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES2249162B1 (en
Inventor
Jose Carlos Martinez Ilario
Jose Herraez Boquera
Eloina Coll Aliaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Politecnica de Valencia
Original Assignee
Universidad Politecnica de Valencia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Universidad Politecnica de Valencia filed Critical Universidad Politecnica de Valencia
Priority to ES200402054A priority Critical patent/ES2249162B1/en
Publication of ES2249162A1 publication Critical patent/ES2249162A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2249162B1 publication Critical patent/ES2249162B1/en
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Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/10Constructive solid geometry [CSG] using solid primitives, e.g. cylinders, cubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Graphics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Generation (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

Procedimiento de modelado tridimensional utilizando condiciones de borde. Se describe un procedimiento que permite realizar un tratamiento de imágenes digitales obtenidas desde distintos ángulos y alturas de un objeto, con el fin de determinar o reproducir digitalmente el objeto. Para ello el procedimiento emplea el tratamiento de los datos obtenidos a partir de las distintas intersecciones de rayos proyectivos con el borde o delimitación del objeto en cada imagen capturada. Relacionando mediante software los puntos obtenidos desde distintas perspectivas del objeto, situado sobre una peana giratoria y obtenidas con la ayuda de una cámara digital de video, se logra la reproducción de la figura exterior que lo define, determinando a través del usuario características que serán relevantes en cuanto a la calidad del modelado obtenido, que dependerán de la aplicación que se quiera lograr. Este procedimiento se encuentra indicado especialmente para la ingeniería de diseño, arquitectura, restauración, bellas artes y control geométrico, pudiendo ser extrapolado a otros campos o aplicaciones que se ajusten a la finalidad o resultado inherentes a este tipo de proyecto.Three-dimensional modeling procedure using boundary conditions. A procedure is described that allows processing of digital images obtained from different angles and heights of an object, in order to determine or digitally reproduce the object. For this, the procedure uses the treatment of the data obtained from the different intersections of projective rays with the edge or delimitation of the object in each captured image. Relating through software the points obtained from different perspectives of the object, located on a rotating base and obtained with the help of a digital video camera, the reproduction of the external figure that defines it is achieved, determining through the user characteristics that will be relevant. in terms of the quality of the modeling obtained, which will depend on the application to be achieved. This procedure is especially indicated for design engineering, architecture, restoration, fine arts and geometric control, and can be extrapolated to other fields or applications that fit the purpose or result inherent to this type of project.

Description

Procedimiento de modelado tridimensional utilizando condiciones de borde.Three-dimensional modeling procedure using edge conditions.

Objeto de la invenciónObject of the invention

La presente invención se refiere a un procedimiento de modelado tridimensional utilizando condiciones de borde, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.The present invention relates to a three-dimensional modeling procedure using conditions of edge, which provides essential novelty and remarkable features advantages over known and used means for same purposes in the current state of the art.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un procedimiento mediante el que resulta posible alcanzar el modelado de la superficie externa de determinados objetos o piezas, con la ayuda de una cámara digital de vídeo y una peana de rotativa utilizada como. medio de soporte para el objeto durante la captación de las imágenes desde una multiplicidad de puntos de visión.More particularly, the invention proposes the development of a procedure whereby it is possible achieve the modeling of the external surface of certain objects or pieces, with the help of a digital video camera and a Rotary stand used as. object support medium during image capture from a multiplicity of vision points

Para la aplicación del procedimiento se prevé la utilización de un software de gestión específico, a través de un equipo informático convencional, concebido exclusivamente para su aplicación al desarrollo del procedimiento propuestoFor the application of the procedure, the use of a specific management software, through a conventional computer equipment, designed exclusively for your application to the development of the proposed procedure

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido principalmente dentro del sector relativo a la ingeniería de diseño, arquitectura, restauración, bellas artes y control geométrico, pudiendo ser extrapolado a otros campos o aplicaciones que se ajusten a la finalidad o resultado que plantea este tipo de proyecto.The scope of the invention is It is mainly comprised within the sector related to design engineering, architecture, restoration, fine arts and geometric control, being able to be extrapolated to other fields or applications that fit the purpose or result it poses This type of project.

Antecedentes y sumario de la invenciónBackground and summary of the invention

La determinación de la forma de un objeto convexo tradicionalmente se ha resuelto para su uso de forma manual mediante la aplicación de complejos métodos robotizados con cinco movimientos; otra solución más automatizada consiste en el uso de escáneres basados en la emisión y recepción de un rayo láser, teniendo todos estos métodos un coste de adquisición elevadísimo debido a la instrumentación necesaria para ellos.The determination of the shape of a convex object  It has traditionally been resolved for use manually by applying complex robotized methods with five movements; Another more automated solution is the use of scanners based on the emission and reception of a laser beam, having all these methods a very high acquisition cost due to the necessary instrumentation for them.

Se propone por tanto con esta invención, una nueva metodología basada en el análisis de imagen, utilizando una cámara de videoaficionado de la máxima calidad posible (cámara digital), proporcionando este método como resultado la forma final del objeto con una resolución más que suficiente para cualquier tipo de requerimiento. Esta resolución permite observar un objeto desde todos sus puntos de vista y analizar el borde de la imagen (borde del objeto).It is therefore proposed with this invention, a new methodology based on image analysis, using a video camera of the highest possible quality (camera digital), providing this method as a result of the final form of the object with a resolution more than enough for any type of requirement. This resolution allows you to observe an object from all points of view and analyze the edge of the image (object edge).

El procedimiento que se propone permite a partir del borde del objeto (determinado en la imagen) construir el modelo tridimensional completo de forma totalmente automática con precisión milimétrica para un objeto con unas dimensiones considerables, obteniendo si el objeto es de tamaño inferior una mayor precisión.The proposed procedure allows starting from from the edge of the object (determined in the image) build the full three-dimensional model fully automatically with Millimeter accuracy for an object with dimensions considerable, obtaining if the object is of smaller size a Greater precision.

El método emplea una peana rotativa sobre la que se colocará el objeto y una cámara de vídeo digital para obtener todos los puntos de vista del objeto, generando un modelo tridimensional del mismo con las texturas originales sobre el modelo y una caracterización de las precisiones obtenidas en la determinación del modelo (todo ello aplicando una serie de algoritmos desarrollados para el tratamiento de las imágenes).The method employs a rotating base on which the object and a digital video camera will be placed to get all points of view of the object, generating a model three-dimensional of it with the original textures on the model and a characterization of the accuracies obtained in the model determination (all applying a series of algorithms developed for the treatment of images).

Este método de modelado presenta unas ciertas ventajas frente a lo conocido, como que puede ser utilizando por cualquier usuario resultando muy económico, no tiene ninguna limitación de espacio o de interacción con el entorno, no tiene requerimientos informáticos especiales pudiendo funcionar en cualquier ordenador actual, y sobre todo, no resulta un método agresivo con el medio ambiente.This modeling method has certain advantages over the known, as it can be used by Any user proving very economical, has no limited space or interaction with the environment, it has no special computer requirements being able to work in any current computer, and above all, is not a method Aggressive with the environment.

La investigación y aplicación del algoritmo desarrollado para el tratamiento de las imágenes capturadas ha generado un profundo análisis, en el que se concluye que mediante el uso de este procedimiento se puede obtener de una forma muy barata el modelo digital de cualquier objeto, pudiendo llegar a ser una herramienta muy útil principalmente en ingeniería del diseño, arquitectura, restauración, bellas artes y control geométrico.The investigation and application of the algorithm developed for the treatment of captured images has generated a deep analysis, which concludes that by the use of this procedure can be obtained in a very cheap the digital model of any object, being able to become a very useful tool mainly in design engineering, architecture, restoration, fine arts and geometric control.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:These and other features and advantages of the invention, will become more clearly apparent from the detailed description that follows in a preferred way of embodiment, given by way of illustration only and not limiting, with reference to the accompanying drawings, in the that:

La Figura 1 representa por medio de un dibujo esquemático la vista de la planta en la que se puede apreciar el contorno de la base de la peana giratoria sobre la que se encuentra un objeto figurado rodeado de las flechas que representan el área de objeto cubierta en cada momento de la toma de vídeo.Figure 1 represents by means of a drawing schematic the view of the plant where you can see the contour of the base of the rotating base on which it is located a figurative object surrounded by the arrows that represent the area of covered object at each moment of the video capture.

La Figura 2 muestra, al igual que la figura anterior y por medio de un dibujo esquemático la vista de la planta en la que se puede apreciar el contorno de la base de la peana giratoria sobre la que se encuentra un objeto figurado rodeado de un par de flechas que representan el límite o borde derecho del objeto definido por la imagen de la cámara.Figure 2 shows, like the figure previous and by means of a schematic drawing the view of the plant in which you can see the outline of the base of the base rotating on which is a figurative object surrounded by a pair of arrows that represent the limit or right edge of the object defined by the camera image.

La Figura 3 representa por medio de un dibujo esquemático, igual que la Figura anterior, la vista de la planta en la que se puede apreciar el contorno de la base de la peana giratoria sobre la que se encuentra un objeto figurado rodeado de líneas de borde definidas por la imagen.Figure 3 represents by means of a drawing schematic, like the previous figure, the view of the plant in which can be seen the outline of the base of the base rotating on which is a figurative object surrounded by border lines defined by the image.

La Figura 4 muestra de forma esquematizada un posible sector en el que se representan mediante flechas dobles las coordenadas cilíndricas que lo delimitan.Figure 4 schematically shows a possible sector in which the double arrows are represented by  cylindrical coordinates that delimit it.

La Figura 5 representa, un cilindro inicial a modelar por las rectas de borde que le modelan, el cual es definido mediante la eliminación de material exterior aplicando sucesivamente los recortes que sugieren los vectores de borde que definen las imágenes.Figure 5 represents, an initial cylinder a model by the edge lines that model it, which is defined  by removing external material by applying successively the cuts that suggest the edge vectors that Define the images.

Descripción de una forma de realización preferidaDescription of a preferred embodiment

Tal y como se ha indicado en lo que antecede, la descripción detallada de la invención va a ser llevada a cabo tomando en consideración las representaciones de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas referencias numéricas para designar las partes iguales o semejantes. En este sentido, y atendiendo al propio procedimiento de la invención se expone en los siguientes párrafos un ejemplo en el que se esclarecen aspectos determinantes para el desarrollo y la comprensión de la propia invención.As indicated above, the detailed description of the invention will be carried out taking into account the representations of the drawings annexes, through which the same references are used numerical to designate the same or similar parts. In this sense, and following the procedure of the invention itself set out in the following paragraphs an example in which they clarify determining aspects for development and understanding of the invention itself.

El objetivo central del procedimiento consiste en obtener el modelado tridimensional del objeto de forma automática, para ello se disponen de los siguientes datos conseguidos según los algoritmos desarrollados durante el desarrollo de la invención: parámetros de orientación externa de todas las imágenes correspondientes a la primera vuelta, geometría interna de la cámara, distancia principal y corrección de la distorsión radial, mapeado o equivalencia entre las imágenes de la primera y la segunda vuelta, para poder utilizar los parámetros de orientación externa conseguidos en la primera vuelta, y las tablas de datos con las coordenadas pixel de los bordes del objeto en cada una de las imágenes de la segunda vuelta.The main objective of the procedure is to  get the three-dimensional modeling of the object automatically, for this, the following data are available according to the Algorithms developed during the development of the invention: External orientation parameters of all images corresponding to the first round, internal geometry of the camera, main distance and radial distortion correction, mapping or equivalence between the images of the first and the second round, in order to use the orientation parameters external achieved in the first round, and the data tables with the pixel coordinates of the edges of the object in each of the Second round images.

Con todos estos datos se pretende obtener de manera automática, el modelado tridimensional del objeto y su precisión. Además, los resultados se complementan con la salida gráfica tridimensional (mediante VRML) del modelo obtenido tanto en formato de alambres, caras o texturas.With all this data it is intended to obtain automatic way, the three-dimensional modeling of the object and its precision. In addition, the results are complemented by the output three-dimensional graph (using VRML) of the model obtained in both format of wires, faces or textures.

Como se ha descrito con anterioridad, para comprobar el funcionamiento correcto de los algoritmos propuestos se ha desarrollado un software de ayuda minimizando la actuación del usuario en las pruebas hechas con diferentes objetos.As described above, to check the correct operation of the proposed algorithms help software has been developed minimizing performance of the user in tests made with different objects.

El objetivo perseguido es obtener de manera automática el modelado tridimensional del objeto. El concepto de "automático" implica no utilizar en ningún momento la visión estereoscópica para la identificación de puntos sobre el objeto (con lo cual este procedimiento de modelado no tendría sentido al tratarse de un trabajo de fotogrametría clásica con una peculiar forma de orientación del procedimiento), ni la correlación para la identificación automática de puntos homólogos (ya que el objeto puede carecer de texturas apropiadas a este fin, como la mayoría de las escultu-
ras).
The objective is to automatically obtain the three-dimensional modeling of the object. The concept of "automatic" implies not using at all times the stereoscopic vision for the identification of points on the object (so this modeling procedure would not make sense since it is a classic photogrammetry work with a peculiar form of procedure orientation ), nor the correlation for the automatic identification of homologous points (since the object may lack appropriate textures for this purpose, like most sculptures).
flush).

La metodología presentada consiste, en utilizar únicamente los puntos de los bordes del objeto para definirlo de forma completamente automática, sin identificar en ningún momento puntos homólogos con alguna técnica como la correlación.The methodology presented consists in using only the points of the edges of the object to define it of completely automatic, without identifying at any time Homologous points with some technique such as correlation.

Por lo tanto, no se dispone de puntos homólogos, pero si de una serie de rectas en el espacio que envuelven a los puntos de los bordes de las imágenes definiendo la forma exterior del objeto. En una aproximación al problema, al disponer de una única imagen con sus puntos de borde de objeto, se consigue una zona de inclusión y otra zona de exclusión de objeto, tal y como se puede apreciar en la Figura 1, donde se puede apreciar la peana giratoria, referenciada con el número 1, el objeto a modelar, con el número 2, y las distintas representaciones mediante flechas de los posibles rayos proyectivos, referenciados con el número 3 en la figura.Therefore, no homologous points are available, but of a series of lines in the space that involve the points of the edges of the images defining the outer shape of the object. In an approach to the problem, by having a single image with its object edge points, you get a inclusion zone and other object exclusion zone, as You can see in Figure 1, where you can see the base rotating, referenced with the number 1, the object to be modeled, with the  number 2, and the different representations by arrows of the possible projective rays, referenced with the number 3 in the figure.

Las líneas del borde de la imagen se comportan como si el objeto fuera la envolvente del haz de rectas definido por el borde. Teniendo la doble condición de tangencia e inclusión al objeto, por lo que ambas propiedades podrán definir el objeto en el trabajo. Sin embargo, la primera condición (tangencia) tiene una definición geométrica abordable en el problema directo, donde conocido el objeto se desea conocer las tangentes. Su solución se obtendrá a través del triedro de Frenet en el espacio, aplicado sobre la superficie en cuestión, estudiando el plano tangente (el perpendicular a la normal en el punto de la superficie estudiada). Por el contrario, el problema planteado en este procedimiento es el inverso, es decir, se conocen las envolventes y se desea obtener el objeto.The border lines of the image behave as if the object was the envelope of the defined straight beam by the edge. Having the double condition of tangency and inclusion to the object, so both properties can define the object in the job. However, the first condition (tangency) has a geometric definition approachable in the direct problem, where known the object you want to know the tangents. Your solution is you will get through the Frenet trihedron in space, applied on the surface in question, studying the tangent plane (the perpendicular to normal at the point of the studied surface). On the contrary, the problem raised in this procedure is the reverse, that is, the envelopes are known and it is desired to obtain the object.

El problema de la obtención de haces de rectas y su figura envolvente siempre se plantea como una ecuación diferencial que se tiene que integrar. La ecuación diferencial representa a las rectas del haz y su envolvente. Si se conoce la ecuación diferencial que contiene todas las rectas y su objeto envolvente se podría obtener la ecuación de las rectas, así como del objeto. Pero las rectas de que se dispone no se adaptan a una ecuación diferencial sencilla, del mismo modo que el objeto no tiene una ecuación diferencial simple que lo represente, por lo tanto es inútil continuar en la dirección de la integración de ecuaciones diferenciales.The problem of obtaining straight beams and his enveloping figure is always posed as an equation differential that has to be integrated. Differential equation represents the straight lines of the beam and its envelope. If you know the differential equation that contains all the lines and their object envelope you could get the equation of the lines as well as of the object. But the available lines do not adapt to a simple differential equation, just as the object does not it has a simple differential equation that represents it, so so much is useless to continue in the direction of integrating differential equations.

La resolución del problema se aborda desde el punto de vista de inclusión: El objeto se encuentra contenido en el interior del espacio que definen los bordes. Si se define un sistema de coordenadas cilíndricas en el objeto, de modo que un punto de su superficie tiene de coordenadas P(f,H,r) siendo: f ángulo polar, H la altura y r la distancia
polar.
The resolution of the problem is approached from the point of view of inclusion: The object is contained within the space defined by the edges. If a cylindrical coordinate system is defined in the object, so that a point on its surface has coordinates P (f, H, r) being: f polar angle, H height and r distance
polar.

La posición del punto P, tal y como se indica en la Figura 2 con el número 4, cumplirá en todas las imágenes que la distancia desde un punto del eje Z (f,H,r=0) hasta cualquier recta del borde que se encuentre a esa altura y en esa dirección es superior a r. Existiendo solamente una resta que iguala y que corresponde a la recta que pasa por ese punto del borde.The position of point P, as indicated in Figure 2 with the number 4, will comply in all the images that the distance from a point on the Z axis (f, H, r = 0) to any line of the edge that is at that height and in that direction is greater than r. There is only one subtraction that equals and that corresponds to the line that passes through that point of the edge.

Se obtiene un valor de r para cada valor de la altura H (segunda coordenada) y para cada dirección f (primera coordenada). El valor de r (distancia polar) se obtiene aplicando una función de mínimo.A value of r is obtained for each value of the height H (second coordinate) and for each direction f (first coordinate). The value of r (polar distance) is obtained by applying A minimum function.

En cada fotograma i para cada pixel j (del borde del objeto en la imagen), se estudia la recta proyectiva que produce y su relación con una altura H y una dirección f cualquiera.In each frame i for each pixel j (of the border of the object in the image), we study the projective line that produces and its relation to a height H and a direction f anyone.

La primera coordenada r del modelo resultará el valor mínimo de la distancia D(i,j) (referenciada en la Figura 3 con una doble flecha numerada con el número 5) del eje de rotación a la recta (a la altura H y en la dirección f), tal y como se aprecia en la Figura 3. La distancia se obtendrá calculando el valor mínimo en cada dirección de la distancia al eje: r = min[D(i,j)].The first coordinate r of the model will result in minimum value of distance D (i, j) (referenced in the Figure 3 with a double arrow numbered with the number 5) of the axis of rotation to the line (at height H and in the direction f), as it can be seen in Figure 3. The distance will be obtained by calculating the minimum value in each direction of the axis distance: r = min [D (i, j)].

El objeto quedará definido por la intersección o zona común entre todas las zonas de inclusión producidas por todas las imágenes de la secuencia de vídeo.The object will be defined by the intersection or common area among all inclusion zones produced by all The images of the video stream.

Entrando más en la metodología aplicada, como se expuso anteriormente el sistema de coordenadas usado para definir el modelo del objeto será un sistema de coordenadas cilíndricas. Es decir, el modelo estará formado por sectores que tendrán una determinada resolución (número de sectores en cada plano horizontal y número de planos horizontales).Entering more in the applied methodology, as He explained previously the coordinate system used to define The object model will be a cylindrical coordinate system. Is that is, the model will consist of sectors that will have a certain resolution (number of sectors in each horizontal plane and number of horizontal planes).

Observando ahora la Figura 4, se puede apreciar el sector de coordenadas (f,H,r), estando referenciados en el dibujo cada parámetro f, H y r, a través de una doble flecha, con los números 6, 7 y 8 respectivamente. Cada sector intersectará al objeto en un punto de su superficie, que vendrá definido por un ángulo sobre el eje de las X (f), una altura sobre la plataforma inferior (H), y un radio (r) al eje Z.Looking now at Figure 4, you can see the coordinate sector (f, H, r), being referenced in the drawing each parameter f, H and r, through a double arrow, with the numbers 6, 7 and 8 respectively. Each sector will intersect at object at a point on its surface, which will be defined by a angle on the axis of the X (f), a height above the platform lower (H), and a radius (r) to the Z axis.

Para la aplicación del algoritmo, el número de sectores utilizados para el modelado, se especifica inicialmente en el software que se ha desarrollado para los posteriores cálculos. También es conveniente limitar el modelado a un margen de altura o sector horizontal.For the application of the algorithm, the number of sectors used for modeling, initially specified in the software that has been developed for subsequent calculations. It is also convenient to limit modeling to a height margin or horizontal sector

Como se describe a continuación, el modelado del objeto se debe realizar en dos pasos consecutivos: un primer paso que consiste en el modelado propiamente dicho del objeto sin entrar en ninguna valoración, y un segundo paso en el cual se realiza una mejora del modelado obtenido en el paso anterior y se calculan una serie de indicadores para evaluar las características del modelo conseguido.As described below, the modeling of the object must be performed in two consecutive steps: a first step which consists in the actual modeling of the object without entering in no assessment, and a second step in which a improvement of the modeling obtained in the previous step and a series of indicators to evaluate the characteristics of the model got.

En el primer paso, en el modelado inicial del objeto se parte de un cilindro determinado por un intervalo de altura, con tantos sectores por plano, y tantos planos horizontales como los indicados en los parámetros introducidos por el usuario en el software. Por lo tanto, en un primer ejemplo si se dispone de 90.000 sectores (300 X 300, 300 sectores y 300 planos) de forma que cuando se conozca para cada uno el valor de r (distancia polar) corresponderán después del modelado a otros tantos puntos sobre la superficie del objeto.In the first step, in the initial modeling of the object is part of a cylinder determined by an interval of height, with so many sectors per plane, and so many horizontal planes as indicated in the parameters entered by the user in the software. Therefore, in a first example if you have 90,000 sectors (300 X 300, 300 sectors and 300 planes) so that when the value of r (polar distance) is known to each will correspond after modeling to as many points on the object surface.

De cada sector según su posición espacial, se tiene por definición las coordenadas f y H. La coordenada r será la distancia a calcular para situar el punto sobre la superficie del objeto. En un principio esta coordenada se inicializa con una cota superior que puede ser por ejemplo el radio de la plataforma.From each sector according to its spatial position, it it has by definition the coordinates f and H. The coordinate r will be the distance to calculate to place the point on the surface of the object. At first this coordinate is initialized with a upper bound which may be for example the radius of the platform.

El algoritmo a aplicar es doble y necesita definir los rayos proyectivos que atraviesan cada sector y la mínima distancia a esos rayos.The algorithm to be applied is twofold and needs define the projective rays that cross each sector and the minimum distance to those rays.

El software como salidas gráficas de este primer modelo puede mostrar varias imágenes, en las que cada sector se representa con un punto en el espacio situado en su posición central. Más adelante, se crearán salidas gráficas utilizando modelado de alambres, caras, y texturizado mallando y triangulando la superficie obtenida. En estas figuras obtenidas se puede ver que sólo existen puntos en la superficie del objeto y no dentro del mismo.The software as graphic outputs of this first model can display several images, in which each sector is represents with a point in the space located in its position central. Later, graphical outputs will be created using wire, face, and textured modeling meshing and triangulating The surface obtained. In these figures obtained you can see that there are only points on the surface of the object and not within the same.

En un segundo paso, de mejora y valoración del modelado, se observa que en el apartado anterior cada sector venía definido por sus coordenadas f, H y el radio r que se calculaba como la distancia mínima a la recta más próxima de todas las rectas que atravesaban dicho sector. Al seleccionar la distancia mínima se está expuesto a que la recta que la define, esté creada a partir de un punto de borde mal definido (1 pixel de error es fácil de cometer en la detección de un punto de borde en alguna imagen). En este apartado se propone la solución a este posible error, así como la determinación de la precisión en el modelado obtenido.In a second step, of improvement and valuation of modeling, it is observed that in the previous section each sector came defined by its coordinates f, H and the radius r that was calculated as the minimum distance to the nearest straight line of all lines that crossed this sector. When selecting the minimum distance, is exposed to the line that defines it, is created from a badly defined edge point (1 pixel of error is easy to commit in detecting an edge point in any image). In This section proposes the solution to this possible error, as well as the determination of the precision in the modeling obtained.

En cada sector obtenido (f, H, r), se determina que rectas han sido las más próximas (según un valor previamente fijado) y con éstas se realizan operaciones estadísticas con sus radios mínimos, siendo necesario realizar este proceso en dos fases: una primera fase donde existe una determinación de las rectas más próximas dentro de un margen establecido (acumulación de rectas), y una segunda fase donde se realiza un estudio estadístico de la distribución geométrica de éstas.In each sector obtained (f, H, r), it is determined which lines have been the closest (according to a value previously fixed) and with these statistical operations are carried out with their minimum radios, being necessary to carry out this process in two phases: a first phase where there is a determination of nearest lines within an established range (accumulation of straight lines), and a second phase where a statistical study is carried out of the geometric distribution of these.

Como primera fase, en la acumulación de rectas se decidirá cual es la distancia mínima para la acumulación de rectas, que normalmente corresponderá a 1 pixel medido sobre el objeto, siendo especificada la distancia mínima para la acumulación de rectas en cada sector mediante el software.As the first phase, in the accumulation of straight lines  decide on the minimum distance for the accumulation of straight, which will normally correspond to 1 pixel measured on the object, the minimum distance for accumulation being specified of straight lines in each sector through software.

En este caso, por ejemplo, si una recta pasa a menos de 3 milímetros de un sector se almacena su identificación en un listado perteneciente a dicho sector. De esta forma el software después de realizar el cálculo con todos los sectores creará una tabla informativa.In this case, for example, if a line passes to less than 3 millimeters of a sector its identification is stored in a list belonging to that sector. In this way the software after performing the calculation with all sectors will create an informative table.

En la tabla se formará un cuadro con todos los sectores representados, en este caso serán 40.000, organizados por filas según la coordenada H y por columnas según la coordenada f. En el cuadro podrán ser apreciadas, para cada sector, el número de rectas que se han encontrado a una distancia inferior a la especificada de 3 mm.The table will form a table with all the sectors represented, in this case they will be 40,000, organized by rows according to coordinate H and columns according to coordinate f. In the table you can see, for each sector, the number of lines that have been found at a distance less than specified of 3 mm.

El software realizado presenta herramientas de comprobación visual del buen funcionamiento del algoritmo. Al seleccionar una celda de la tabla, por ejemplo la celda correspondiente a un determinado sector f y altura H, aparecerá la información del número total de rectas que pasan a menos de 3 milímetros de dicho sector, por ejemplo 409 rectas, además de una gráfica en la que aparece la distribución de estas rectas según las distancias inferiores a 3 milímetros.The realized software presents tools of visual check of the proper functioning of the algorithm. To the select a cell from the table, for example the cell corresponding to a certain sector f and height H, the information on the total number of lines that pass less than 3 millimeters of said sector, for example 409 straight, in addition to a graph in which the distribution of these lines appears according to the distances less than 3 millimeters.

Los ejes horizontal y vertical de la gráfica a la que se alude anteriormente, mostrada por el software, aparecerán multiplicados por un factor determinado, por ejemplo un factor de 10, de modo que se observa que, por ejemplo, 4 rectas aparecen a la distancia mínima del objeto, 31 rectas pasan entre 0 y 0.3 mm, 57 rectas pasan entre 0.3 y 0.6 mm, etc.The horizontal and vertical axes of the graph to the referred to above, shown by the software, will appear multiplied by a certain factor, for example a factor of 10, so that it is observed that, for example, 4 lines appear at the minimum distance of the object, 31 lines pass between 0 and 0.3 mm, 57 straight pass between 0.3 and 0.6 mm, etc.

Además, se visualiza en el espacio, por medio de una representación gráfica, la definición del sector según estas rectas indicadas con anterioridad, donde se muestra desde diferentes puntos de vista, como estas 409 rectas rozan al punto cuyas coordenadas definen el sector estudiado (f,H,r).In addition, it is displayed in space, through a graphic representation, the definition of the sector according to these lines indicated above, where it is shown from different points of view, like these 409 straight lines whose coordinates define the sector studied (f, H, r).

Llegado a este punto se puede determinar, que el sector estudiado es un sector bien definido, ya que de ello se encargan 409 rectas correspondientes a un número de puntos de borde de un número elevado de diferentes imágenes.At this point it can be determined that the sector studied is a well defined sector, since it commission 409 lines corresponding to a number of edge points of a large number of different images.

Sin embargo, cuando el estudio no se centra en un punto de borde o discontinuidad del objeto sino que se trata de un punto que presenta cierta generalidad espacial en su entorno, como por ejemplo es un punto de una pared de la caja donde el número de rectas concurrentes en ese borde desciende notablemente, en ese caso la definición del sector no será tan óptima como en el caso anterior.However, when the study does not focus on a  edge point or discontinuity of the object but it is a point that presents a certain spatial generality in its environment, such as for example it is a point on a wall of the box where the number of concurrent lines on that edge descends remarkably, on that case the definition of the sector will not be as optimal as in the case previous.

Por ejemplo, un sector en la situación anterior sería un sector que presentaría unas coordenadas H = 0,225175 y f = 0,125664, el cual sólo cuenta para su definición con 24 rectas disponibles. Por lo tanto la definición de este sector tendrá menos calidad que el sector visto anteriormente que contaba con 409 rectas.For example, a sector in the previous situation it would be a sector that would have coordinates H = 0.225175 and f = 0.125664, which only has 24 lines for its definition available. Therefore the definition of this sector will have less quality than the sector seen previously that had 409 straight.

Se puede concluir, diciendo que el número de rectas que envuelven al sector es un factor vinculante en la buena definición del mismo, y que la metodología aquí expuesta detecta de manera correcta y con más precisión las zonas de bordes y discontinuidades de los objetos, al contrario que otras técnicas que precisamente no son aplicables en estos casos (correspondencia de imágenes mediante correlación).It can be concluded, saying that the number of lines that involve the sector is a binding factor in the good definition of the same, and that the methodology presented here detects right way and more precisely the edge areas and discontinuities of objects, unlike other techniques which are precisely not applicable in these cases (correspondence of images by correlation).

Por último, comentar que los estadísticos calculados en el caso de las rectas que atraviesan un sector son: la media de la distancia al objeto, la desviación típica y la desviación típica de la media.Finally, comment that the statisticians calculated in the case of the straight lines that cross a sector are: the mean distance to the object, the standard deviation and the standard deviation of the mean.

El procedimiento expuesto hasta este momento, acumulaba una recta en el sector cada vez que un rayo proyectivo atravesaba dicho sector. La mejora propuesta consiste en acumular las rectas, pero utilizando pesos para dar más importancia a unas rectas que a otras.The procedure outlined so far, accumulated a line in the sector every time a projective ray it crossed that sector. The proposed improvement is to accumulate the straight, but using weights to give more importance to some Straight than others.

Según la Figura 5, la recta R, referenciada con el número 9, atraviesa 5 sectores diferentes cuya distancia se encuentra a menos de 3 milímetros del objeto considerado.According to Figure 5, line R, referenced with number 9, crosses 5 different sectors whose distance is It is less than 3 millimeters from the object considered.

Sin utilizar pesos como hasta ahora a cada uno de estos sectores se le incrementaría en una unidad el número de rectas que lo definen (siempre que la recta pase a menos de 3 milímetros del objeto).Without using weights as until now to each of  these sectors would increase by one unit the number of lines that define it (as long as the line passes less than 3 millimeters of the object).

Utilizando pesos la cantidad a sumar al contador del sector que indica el número de rectas que lo definen sería de 1 dividido por 5 (la recta R contribuye a definir 5 sectores).Using weights the amount to add to the counter of the sector that indicates the number of lines that define it would be of 1 divided by 5 (line R helps define 5 sectors).

En las celdas de la tabla proporcionada por el software desarrollado, se muestra en primer lugar el número de rectas acumuladas en cada sector sin utilizar pesos, y debajo el número de rectas con pesos.In the table cells provided by the software developed, the number of straight lines accumulated in each sector without using weights, and below the number of lines with weights.

En el sector estudiado de 409 rectas acumuladas, de todas ellas, por ejemplo mostrará que únicamente 26,8 rectas acumuladas son reales. El sector más preciso definido vendrá dado por: presentar un número alto de rectas acumuladas y presentar un factor de calidad, con valores superiores a 0,2.In the studied sector of 409 accumulated lines, of all of them, for example, will show that only 26.8 lines Accumulated are real. The most precise sector defined will be given by: submit a high number of cumulative lines and submit a quality factor, with values greater than 0.2.

El factor de calidad estará definido por el cociente entre el número de rectas acumuladas y el número de rectas acumuladas usando pesos, obteniendo un resultado de factor de calidad que oscilará entre 0 y 1. Como último paso en la mejora del modelado, se eliminan las rectas cuyo residuo sea demasiado elevado.The quality factor will be defined by the quotient between the number of accumulated lines and the number of lines  accumulated using weights, obtaining a result of factor of quality that will range between 0 and 1. As a last step in improving the modeling, straight lines whose residue is too much are removed high.

En este punto, el software proporciona de modo aclaratorio, algunas gráficas distribuidas según el número de sectores que presentan ciertos valores de número de rectas, factor de calidad y correcciones a aplicar. En unas gráficas se mostrará el número de rectas que envuelven a cada sector, tanto con las rectas acumuladas como con las rectas acumuladas utilizando pesos. Y en otras gráficas se muestra el número de sectores que presentan un factor de calidad determinado, pudiendo oscilar este factor entre 0 y 1. Los sectores por encima de 0,2 están muy bien definidos.At this point, the software provides so explanatory, some graphs distributed according to the number of sectors that present certain values of number of lines, factor of quality and corrections to apply. In some graphs it will be shown the number of lines that involve each sector, both with straight lines accumulated as with straight lines using weights. And other graphs show the number of sectors that present a certain quality factor, this factor can oscillate between 0 and 1. The sectors above 0.2 are very good defined.

En otro apartado del software de visualización del modelado, se ofrecen también los resultados anteriormente mencionados pero de forma tridimensional sobre el objeto mediante leyendas de colores sobre sus caras.In another section of the visualization software modeling, the results are also offered above mentioned but three-dimensionally on the object by Colored legends on their faces.

Atendiendo ahora a la precisión obtenida en el modelo, se podrá cifrar la calidad del modelo desde dos puntos de vista que según se describe más adelante son contrapuestos: la cantidad de puntos utilizados en el modelado y la calidad de los mismos.Attending now to the precision obtained in the model, the quality of the model can be encrypted from two points of view that as described below are opposed: number of points used in modeling and the quality of same.

Desde el punto de vista de la cantidad de puntos que definen el modelo se puede decir que la precisión viene directamente definida por el número de alturas y el número de sectores, si bien el número de puntos que definen el modelo es el producto de ambos, también el tiempo de operación dependerá del número de éste producto. Un modelo poco definido con un número de sectores de 200 x 200, requiere 40.000 puntos, un modelo muy definido de 2.000 x 2.000 puntos, requiere 4.000.000 de puntos. Dado que el proceso acumulativo de rectas es reiterativo diremos que el tiempo de operación crece de manera proporcional al número de secciones del modelado.From the point of view of the number of points that define the model you can say that precision comes directly defined by the number of heights and the number of sectors, although the number of points that define the model is the product of both, also the operation time will depend on the Number of this product. A poorly defined model with a number of 200 x 200 sectors, requires 40,000 points, a very model Defined 2,000 x 2,000 points, requires 4,000,000 points. Since the cumulative straight process is repetitive we will say that the operating time grows proportionally to the number of modeling sections.

Tras comprobar el tiempo que cuesta la evaluación de un modelo sencillo (200 x 200), se puede prever fácilmente la dimensión máxima razonable según el tiempo que se quiere invertir en la generación del modelo.After checking the time the evaluation costs of a simple model (200 x 200), you can easily foresee the maximum reasonable dimension according to the time you want to invest in the generation of the model.

Desde el punto de vista de la calidad de los puntos hay dos factores que influyen, el tamaño del pixel y el número de rectas acumuladas.From the point of view of the quality of points there are two influencing factors, the pixel size and the number of straight lines accumulated.

Las imágenes obtenidas que tienen 200.000 pixeles aproximadamente, utilizando una imagen de mayor resolución (4.000.000 de pixeles) se obtendría mayor detalle en la definición del borde. Si el soporte tiene un tamaño de 500 x 500 mm y se desea una resolución en el borde de 0.25 mm se necesitará una imagen de 2.000 x 2.000 pixeles fácil de obtener con una cámara digital, es decir, se podría calcular el tamaño de imagen necesario en función de la resolución de borde esperada.The images obtained that have 200,000 pixels  approximately, using a higher resolution image (4,000,000 pixels) more detail would be obtained in the definition of the edge. If the support has a size of 500 x 500 mm and is desired a resolution at the edge of 0.25 mm will require an image of 2,000 x 2,000 pixels easy to obtain with a digital camera, it is say, you could calculate the required image size based on of the expected edge resolution.

Por otro lado, la definición del modelo se ve mejorada si el borde obtenido es definido por una gran cantidad de rayos proyectivos (pixeles). El número de rayos proyectivos que van a incidir de promedio en una zona cualquiera dependerá del tamaño de pixel y del tamaño de los sectores. Si el tamaño de los sectores es de 3 mm y el tamaño del pixel de 1 mm, sería de esperar un promedio de 9 pixeles por sector; con mayor cantidad de pixeles acumulados en bordes bien definidos.On the other hand, the definition of the model looks enhanced if the edge obtained is defined by a large number of projective rays (pixels). The number of projective rays that go to influence on average in any zone will depend on the size of pixel and the size of the sectors. If the size of the sectors it is 3 mm and the pixel size of 1 mm, a average of 9 pixels per sector; with more pixels accumulated on well defined edges.

Si se desean puntos bien definidos se puede optar (sin cambiar de cámara) por definir el modelo con pocos puntos, con lo cual se acumularán muchos pixeles en cada punto del modelo y se tendrá la seguridad de que ese punto es correcto. Si por el contrario se desea un modelo con muchos puntos habrá que conformarse con la definición del punto a partir de pocos pixeles. Una cifra mínima en cuanto al número medio de pixeles acumulados que garanticen el resultado, sería de al menos 4 pixeles por punto, alcanzando resultados óptimos con valores superiores a 16 pixeles por punto.If you want well defined points you can choose (without changing the camera) by defining the model with few points, whereby many pixels will accumulate at each point of the model and You will be sure that this point is correct. Yes for him On the contrary, a model with many points is desired. comply with the definition of the point from a few pixels. A minimum figure for the average number of accumulated pixels that guarantee the result, it would be at least 4 pixels per point,  achieving optimal results with values greater than 16 pixels by point

El procedimiento expuesto presenta una limitación por su propia definición: la imposibilidad de detectar la superficie del objeto en las zonas cóncavas del mismo.The above procedure presents a limitation by its own definition: the inability to detect the surface of the object in the concave areas of it.

En efecto, si el objeto de que se dispone presenta una cavidad o zona cóncava, al basarse el procedimiento en que los rayos proyectivos resultan ser las envolventes del objeto, las zonas cóncavas no tienen tangente exterior. Incluso aunque se consideran todos los puntos de borde del objeto de todas las imágenes disponibles, dicho objeto aparecerá modelado sin esa cavidad o zona cóncava.Indeed, if the object is available It has a concave cavity or area, as the procedure is based on that projective rays turn out to be the envelopes of the object, The concave areas have no outside tangent. Even though I know consider all object edge points of all available images, said object will appear modeled without that concave cavity or area.

Aún así, el número de puntos calculados automáticamente pueden constituir un alto porcentaje de la superficie total del objeto, y además el procedimiento es capaz de reconocer aquellas zonas donde se puede haber creado un modelado incorrecto, por medio del estudio de los sectores que presentan un factor de calidad pequeño.Still, the number of points calculated they can automatically constitute a high percentage of the total surface of the object, and also the procedure is capable of recognize those areas where modeling may have been created incorrect, through the study of the sectors that present a small quality factor

Se propone por tanto otro método complementario para corregir estas irregularidades, mediante visión estereoscópica, realizando múltiples resecciones en el espacio aprovechando el gran número de imágenes disponibles.Therefore, another complementary method is proposed. to correct these irregularities, through vision stereoscopic, performing multiple resections in space taking advantage of the large number of images available.

A tal efecto, en un siguiente apartado el software permite calcular a partir de los sectores que definen el modelado obtenido, unos mallados cuadrangulares o triangulares, en formato de alambres, caras o texturas del propio objeto, con la opción de que la representación presente unos coloreados de las caras del modelo en función de algunos parámetros que ayuden al estudio del objeto, como el número de rectas que definen el sector, el factor de calidad o la desviación típica de dichas rectas.To this end, in a following section the software allows to calculate from the sectors that define the modeling obtained, quadrangular or triangular meshes, in format of wires, faces or textures of the object itself, with the option for the representation to have colored ones of the model faces based on some parameters that help the study of the object, such as the number of lines that define the sector, the quality factor or the standard deviation of these lines.

En el modelo de alambre, el mallado de estos modelos se crea uniendo las coordenadas medias de cuatro sectores contiguos. Como cuatro puntos no pueden ser coplanarios, se pueden crear también modelos triangulares, sobre todo con la finalidad de crear caras y aplicar más adelante texturas a ellas.In the wire model, the meshing of these models are created by joining the average coordinates of four sectors contiguous Since four points cannot be coplanar, they can be also create triangular models, especially for the purpose of create faces and apply textures to them later.

En el modelo de caras, se realiza una diferenciación en color establecida en función del factor de calidad [0-1]. La aplicación de una escala logarítmica puede resultar adecuada para aumentar la resolución en valores bajos. Como se ha indicado anteriormente, las zonas del borde del objeto presentarán valores más cercanos a la unidad.In the face model, a color differentiation established based on the factor of quality [0-1]. The application of a scale logarithmic may be adequate to increase resolution in low values As indicated above, the areas of the Object edge will present values closer to unity.

En cuanto al texturizado del objeto, consiste en aplicar la porción de imagen correspondiente a cada triángulo del modelo. Debido a la gran cantidad de triángulos que forman los modelos (se han realizado pruebas con una resolución de 1.440.000 triángulos), no es viable actualmente crear una imagen para cada textura de cada triángulo, ya que el fichero creado en VRML sería enorme y el ordenador no lo podría manejar fácilmente.As for the texturing of the object, it consists of apply the corresponding image portion to each triangle of the model. Due to the large number of triangles that form the models (tests with a resolution of 1,440,000 have been performed triangles), it is currently not feasible to create an image for each texture of each triangle, since the file created in VRML would be huge and the computer could not handle it easily.

La solución provisional adoptada, consiste en dar un color sólido a cada triángulo, que corresponderá al color del pixel del punto de coordenadas del centro de cada triángulo o el de su promedio. El inconveniente de este método es que si se realiza el modelado a una resolución pequeña (inferior a 300 x 300 sectores, 360.000 triángulos), el tamaño de las caras es demasiado grande para aplicar un color únicamente y las texturas aparecen granuladas.The provisional solution adopted is to give a solid color to each triangle, which will correspond to the color of the pixel of the coordinate point of the center of each triangle or that of Your average The drawback of this method is that if it is done modeling at a small resolution (less than 300 x 300 sectors, 360,000 triangles), the size of the faces is too large to apply a color only and textures appear granulated

El color de la textura se toma de la imagen más apropiada. Para cada sector de coordenadas (f,H) se calcula la imagen cuyo centro de proyección queda perpendicular al mismo, y mediante la condición de colinealidad se consigue el valor del pixel.The texture color is taken from the image more appropriate. For each coordinate sector (f, H) the image whose projection center is perpendicular to it, and the collinearity condition achieves the value of pixel

Por último, la aplicación del software desarrollado permite la comparación de dos modelados realizados sobre el mismo objeto en condiciones distintas, con la finalidad de mostrar gráficamente las diferencias que aparecen entre una y otra forma de modelado en función de distintas condiciones en la toma de vídeo, y donde se toman en consideración parámetros tales como los que se citan a continuación:Finally, the software application developed allows the comparison of two modeling performed on the same object under different conditions, with the purpose of  graphically show the differences that appear between them modeling mode depending on different conditions in making video, and where parameters such as which are cited below:

- Tomas realizadas a distancias diferentes del objeto,- Shots made at different distances from the object,

- Distinto valor de la distancia focal de la cámara al utilizar diferente factor de zoom óptico en las dos tomas,- Different value of the focal length of the camera when using different optical zoom factor in both you take,

- Condiciones de iluminación diferentes,- Different lighting conditions,

- Diferentes inclinaciones en el ángulo de la cámara, y- Different inclinations in the angle of the camera, and

- Sistema de coordenadas entre las dos tomas al no colocar el objeto en la misma posición sobre la plataforma.- Coordinate system between the two shots at Do not place the object in the same position on the platform.

La dificultad que se presenta a la hora de comparar diferentes modelos del mismo objeto, consiste en que hay que reducirlos al mismo sistema de coordenadas terreno. A continuación, habrá que reducirlos también al mismo sistema de coordenadas cilíndricas, de modo que los sectores de ambos modelos coincidan en coordenadas (F,H) y puedan ser evaluadas las diferencias entre las coordenadas r de ambos modelos. A efectos de comparación de los dos modelos, ambos deberán estar calculados con la misma resolución y presentar los mismos intervalos de alturas y ángulos.The difficulty that arises at the time of compare different models of the same object, is that there are than reduce them to the same terrain coordinate system. TO then, they must also be reduced to the same system of cylindrical coordinates, so that the sectors of both models match in coordinates (F, H) and can be evaluated differences between the r coordinates of both models. For the purpose of comparison of the two models, both should be calculated with the same resolution and present the same intervals of heights and angles

Para llevar a cabo la comparación de los dos modelos y tenerlos en el mismo sistema de coordenadas, se aplica una transformación de semejanza sin deformación. La transformación a aplicar es una transformación de Helmert en el espacio (Pérez, 2001). Los parámetros de la transformación son 6, a saber: la rotación (w,j,k) y la traslación (T_{X}, T_{Y}, T_{Z}), ya que el factor de homotecia H vale la unidad en este caso.To carry out the comparison of the two models and have them in the same coordinate system, applies a transformation of similarity without deformation. The transformation to apply is a transformation of Helmert in space (Pérez, 2001). The parameters of the transformation are 6, namely: rotation (w, j, k) and translation (T_ {X}, T_ {Y}, T_ {Z}), already that the homotech factor H is worth the unit in this case.

Si las coordenadas de un punto de control en los dos modelos son, respectivamente, (X_{0}, Y_{0}, Z_{0}) y (X_{1}, Y_{1}, Z_{1}), la transformación viene dada por:If the coordinates of a control point in the two models are, respectively, (X_ {0}, Y_ {0}, Z_ {0}) and (X_ {1}, Y_ {1}, Z_ {1}), the transformation is given by:

X_{1} - [(r_{11} \times X_{0} + r_{12} \times Y_{0} + r_{13} \times Z_{0}) - T_{X}] = 0X_ {1} - [(r_ {11} \ times X_ {0} + r_ {12} \ times Y_ {0} + r_ {13} \ times Z_ {0}) - T_ {X}] = 0

Y_{1} - [(r_{21} \times X_{0} + r_{22} \times Y_{0} + r_{23} \times Z_{0}) - T_{Y}] = 0Y_ {1} - [(r_ {21} \ times X_ {0} + r_ {22} \ times Y_ {0} + r_ {23} \ times Z_ {0}) - T_ {Y}] = 0

Z_{1} - [(r_{31} \times X_{0} + r_{32} \times Y_{0} + r_{33} \times Z_{0}) - T_{Z}] = 0Z_ {1} - [(r_ {31} \ times X_ {0} + r_ {32} \ times Y_ {0} + r_ {33} \ times Z_ {0}) - T_ {Z}] = 0

materializándose el ajuste tras linealizar el sistema mediante:materializing the adjustment after linearize the system through:

A_{u,n} \times X_{n,1} - K_{u,1} = R_{n,1}A_ {u, n} \ times X_ {n, 1} - K_ {u, 1} = R_ {n, 1}

donde:where:

u = ecuacionesu = equations

n = incógnitasn = unknowns

En un ejemplo de aplicación se utilizan 6 puntos de control, con lo que el sistema comprende 18 ecuaciones y 6 incógnitas.In an application example 6 points are used of control, so that the system comprises 18 equations and 6 unknowns

Para poder llevar a cabo la comparación de las coordenadas de los sectores de los dos modelos, es necesario realizar un ajuste de los puntos transformados (se ha aplicado la transformación de Helmert para convertir las coordenadas de los puntos del segundo modelos sobre el primero), sobre los sectores del primer modelo. Este proceso introduce un error en la comparación de hasta medio sector, ya que a cada coordenada (X,Y,Z) transformada, se le busca el sector del primer modelo más próximo.In order to carry out the comparison of coordinates of the sectors of the two models, it is necessary make an adjustment of the transformed points (the Helmert transformation to convert the coordinates of the points of the second models on the first), on the sectors of the first model. This process introduces an error in the comparison of up to half a sector, since each coordinate (X, Y, Z) transformed, the sector of the first model is sought more next.

La comparación numérica de los valores de las incógnitas obtenidos a partir de las tomas realizadas, se realiza restando las coordenadas r de los dos modelos. La media de las diferencias es, con preferencia, de algo más de 1 milímetro.The numerical comparison of the values of the unknowns obtained from the shots taken, is performed subtracting the r coordinates of the two models. The average of Differences is preferably more than 1 millimeter.

Por último, se realiza una presentación visual de estas diferencias en el espacio. Las diferencias representan la resta de las coordenadas r del segundo modelo respecto a las del primer modelo. La presentación visual puede mostrar las diferencias positivas coloreadas en un color diferente a las diferencias negativas.Finally, a visual presentation of  These differences in space. The differences represent the subtraction of the r coordinates of the second model with respect to those of first model. The visual presentation can show the differences positive colored in a different color to the differences negative

Como se comprenderá, aunque estas diferencias son pequeñas, pueden reducirse considerablemente con la utilización de modelados con mayor resolución que la del ejemplo considerado (en el ejemplo descrito, se han considerado 300 x 300 sectores).As will be understood, although these differences are  small, can be reduced considerably with the use of modeled with higher resolution than the example considered (in the example described, 300 x 300 sectors have been considered).

Claims (8)

1. Procedimiento de modelado tridimensional utilizando condiciones de borde, aplicable a cualquier objeto que en su estado natural presente un carácter mayoritariamente convexo respecto a su contorno exterior con vistas a lograr un modelado del mismo, que se caracteriza porque comprende la realización de un tratamiento del objeto (2) mediante el análisis de sus bordes observados desde una multiplicidad de perspectivas distintas en base a las de imágenes digitales del objeto obtenidas con la ayuda de una cámara digital de vídeo y con dicho objeto posicionado sobre una plataforma o peana giratoria (1) situada a una distancia predeterminada de la mencionada cámara digital de captación,1. Three-dimensional modeling procedure using edge conditions, applicable to any object that in its natural state has a mostly convex character with respect to its outer contour with a view to achieving a modeling thereof, which is characterized in that it comprises performing a treatment of the object (2) by analyzing its observed edges from a multiplicity of different perspectives based on those of digital images of the object obtained with the help of a digital video camera and with said object positioned on a rotating platform or stand (1) located at a predetermined distance from said digital capture camera, y porque el proceso de modelado se realiza en dos fases consecutivas de las que una primera fase consiste en el modelado propiamente dicho del objeto sin entrar en valoración alguna, y de las que una segunda fase proporciona una mejora del modelado obtenido en la fase anterior, realizándose el cálculo de un conjunto de indicadores destinados a la evaluación de las características del modelo conseguido,and because the modeling process is done in two  consecutive phases of which a first phase consists of the proper modeling of the object without going into valuation some, and of which a second phase provides an improvement of modeling obtained in the previous phase, performing the calculation of a set of indicators for the evaluation of characteristics of the model achieved, estando todo ello controlado por medio de un software de aplicación específica,being all controlled by means of a specific application software, y donde el tratamiento digital de las imágenes obtenidas respecto al objeto (2) comprende el análisis de la intersección de rayos proyectivos (3) con los bordes que definen a dicho objeto (2) en cada una de las secuencias de imágenes capturadas, así como la división en sectores de cada una de las partes del objeto (2) definidas en una imagen digital.and where the digital treatment of images obtained with respect to the object (2) includes the analysis of the intersection of projective rays (3) with the edges that define said object (2) in each of the image sequences captured, as well as the division into sectors of each of the parts of the object (2) defined in a digital image. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, que se caracteriza porque en la primera fase de modelado inicial, se parte de un cilindro determinado por un intervalo de altura, en el que están comprendidos tantos sectores por plano y tantos planos horizontales como los indicados en los parámetros introducidos por el usuario en el software, estando la posición espacial de cada sector determinada por sus coordenadas polares (F,H,r), correspondientes al ángulo polar (6), la altura (7) y la distancia polar (8), estando situado el origen de referencia en el punto central de la base de la peana giratoria (1), y determinando la distancia polar (r) la distancia mínima a la recta más próxima entre todas las que atraviesan un determinado sector.2. Method according to claim 1, characterized in that in the first initial modeling phase, a cylinder determined by a height interval is started, in which are comprised as many sectors per plane and as many horizontal planes as indicated in the parameters entered by the user in the software, the spatial position of each sector being determined by its polar coordinates (F, H, r), corresponding to the polar angle (6), the height (7) and the polar distance (8), the reference origin being located at the central point of the base of the rotating base (1), and determining the minimum distance (r) the minimum distance to the nearest straight line between all those that cross a certain sector. 3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, que se caracteriza porque la segunda fase de mejora y valoración del modelado, incluye la determinación de las rectas más próximas de cada sector (F,H,r) y la realización de operaciones estadísticas en base a los radios mínimos, según un proceso en dos etapas de las que una primera etapa comprende la determinación de las rectas más próximas dentro de un margen preestablecido (acumulación de rectas), y la segunda etapa comprende la realización de un estudio estadístico de la distribución geométrica de aquellas.3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the second phase of modeling improvement and assessment includes the determination of the closest lines of each sector (F, H, r) and the performance of statistical operations on the basis at the minimum radii, according to a two-stage process of which a first stage includes the determination of the nearest lines within a pre-established range (accumulation of lines), and the second stage includes the performance of a statistical study of the distribution geometric of those. 4. Procedimiento según la reivindicación 3, que se caracteriza porque la primera etapa del proceso de mejora y valoración del modelado determinado en la primera fase del procedimiento, incluye la elaboración de una tabla informativa con las rectas identificadas dentro del margen de distancia preestablecido.4. The method according to claim 3, characterized in that the first stage of the modeling improvement and evaluation process determined in the first phase of the procedure includes the preparation of an informative table with the lines identified within the pre-established distance range. 5. Procedimiento según la reivindicación 3, que se caracteriza porque el estudio estadístico previsto en la segunda etapa del proceso de mejora y valoración del modelado determinado en la primera fase del procedimiento, con relación a las rectas que atraviesan un sector, está determinado por parámetros tales como la media de la distancia al objeto, la desviación típica y la desviación típica media.5. Method according to claim 3, characterized in that the statistical study provided in the second stage of the process of improvement and assessment of the modeling determined in the first phase of the procedure, in relation to the straight lines that cross a sector, is determined by parameters such as the mean distance to the object, the standard deviation and the average standard deviation. 6. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el software de gestión muestra de forma visual gráficas distribuidas según el número de sectores que presentan ciertos valores de números de rectas, un determinado factor de calidad, y las correcciones a aplicar.6. Method according to the preceding claims, characterized in that the management software visually displays graphs distributed according to the number of sectors that have certain values of number of lines, a certain quality factor, and the corrections to be applied. 7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza porque el software de aplicación está capacitado además para mostrar, en otra visualización del modelado, los mismos resultados de forma tridimensional, con la inclusión de leyendas de colores sobre las caras del objeto.7. Method according to claims 1 to 5, characterized in that the application software is also capable of displaying, in another modeling visualization, the same results in three-dimensional form, with the inclusion of color legends on the faces of the object. 8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza por la determinación de un factor de calidad del modelo, definido en relación con dos puntos de vista, a saber, la cantidad de puntos utilizados en el modelado, que con preferencia ha de ser superior a un valor mínimo predeterminado dependiendo del número de sectores del modelo y de los puntos definidos por cada sector, y la calidad de los mismos, determinada por el tamaño de los pixeles y por el número de rectas acumuladas.8. The method according to claims 1 to 7, characterized by the determination of a model quality factor, defined in relation to two points of view, namely the number of points used in the modeling, which preferably has to be greater than a predetermined minimum value depending on the number of sectors of the model and the points defined by each sector, and their quality, determined by the size of the pixels and by the number of lines accumulated.
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