Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)
4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016
Memorias
GENERACIÓN DE MODELOS TRIDIMENCIONAL A PARTIR DE UN VIDEO
Angelino López Guadalupe (Becario) Unidad Académica de Ingeniería
Programa de verano UAGro [email protected] Área en la que participa: VII Ingeniería
M.C. Álvaro López Arellano (Asesor)
Docente Investigador de la Unidad Académica de ingeniería de la UAGro [email protected]
Resumen
Este artículo presenta una nueva forma de realizar levantamientos fotogramétricos en zonas que se desee estudiar o analizar con una precisión considerable. El método que se aplicará en este artículo nos permitirá obtener modelo 3D con una increíble velocidad, calidad, precisión y con menor tiempo posible a partir de un video tomado de un vehículo aéreo no tripulado (vant), o terrestre. Esto permitirá a los profesionales en el área de fotogrametría digital visualizar los proyectos a futuro y tomar decisiones, ya que con este método se puede obtener dos escenarios al mismo tiempo con un solo video.
El presente proyecto demostrará los softwares que tienen la capacidad de cubrir estas necesidades. el primer software nos ayudará extraer fotograma del video y exportarlo en archivo JPG, así también como el software que nos ayudará a generar el modelo 3D, estos softwares son
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indispensable para nuestro proyecto, ya que a través de ellos se puede obtener los resultados esperados y así poder hacer toma decisiones del objeto o estructura que se está analizando.
Palabras Clave: Convertir Video a JPG, Fotograma, Modelos 3D, Ciudad Virtual.
Introducción
Desde hace años se vienen desarrollando software y hardware profesional para la captura y procesamiento de video capaces de generar modelos 3D. Este es el caso de VideoTrace, un software de modelación 3D a partir de objetos en una secuencia de video, desarrollado por el Centro Australiano de Tecnologías Visuales en colaboración con la Universidad de Adelaide.
Hasta el momento el software está en proceso de mejoría y sólo está disponible en versión beta.
Para la creación de videojuegos el software es perfecto, ya que permite exportar modelo generado en diferentes formatos. Pero, para el estudio más avanzado como es la fotogrametría digital el software no es factible.
Actualmente la fotogrametría digital se ha convertido en un auxiliar para casi todas las ciencias y técnicas de la investigación, ya que nos permite modelar objetos o estructuras que ya existen en la realidad y obtener información que se desee analizar de una forma eficaz, esto facultará para determinar una estimación de la antigüedad, estilo arquitectónico, estado de conservación, materiales empleados para la construcción, y así también como el modelamiento del objeto previo a su construcción física. Creado a semejanza de lo que algún día será real, de modo que el espectador puede visualizar dicho objeto real, y manipularlo.
La generación 3D de objetos reales a partir de un video es lo que se trata en este artículo, ya que hasta el momento no existe un software especializado en esta área que nos pueda generar objeto tridimensional a partir de un video, con las mismas características que la de fotogrametría digital.
Materiales y Métodos
Como primer paso a desarrollar en este proyecto fue buscar un software que nos permitiera extraer fotograma del video y exportarlo en archivo JPG. El software encontrado se llama Free Video To JPG Converter, este programa es gratuito y tiene herramienta ideal para el proyecto, ya que soporta cualquier formato de video desde casero hasta la más alta calidad (4K).
el usuario del programa puede extraer fotograma y convertirlo en archivo JPG de una manera
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muy sencilla, ya que en el momento de ejecutar el programa nos muestra una ventana que se puede identificar fácilmente (véase figura 1).
Figura 1. Ventana principal del programa Fre Video to JPG Converter. En lo cual se puede observar las herramientas principales que el software ofrece, para obtener fotogramas del video.
Como el siguiente paso fue investigar el segundo software que nos facilitara para crear modelos 3D a partir de múltiples imágenes. En este caso se utilizará el programa “Agisoft PhotoScan”, es un software de escritorio que permite crear fácilmente modelos tridimensionales del entorno de formas complejas con textura de alta definición a partir de múltiples imágenes, que pueden ser tomadas incluso con diferentes cámaras. Además, con las herramientas avanzada del programa se puede crear modelos de elevación digital del terreno (DEM), georreferenciarlos y hacer uso de otras funciones geomáticas avanzadas propias de los sistemas de información geográficos 3D.
incluso es la mejor herramienta para la documentación fotogramétrica de edificios, yacimientos y objetos arqueológico.
El programa presenta menú de herramientas fácil de usar como nos muestra en la figura (véase figura 2)
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Figura 2. Ventana principal del programa Agisoft PhotoScan, en donde se observa las herramientas que se usará para obtener el modelo 3D.
Importación de datos
1. Se buscó un video de alta calidad para que al momento de convertirlo en formato JPG no se distorsionara mucho, ya que, teniendo imágenes de buena calidad nos permite generar buen modelado del objeto. en este caso se encontró un video en YouTube de vuelo con DRON del Santuario del Apóstol San Felipe de Jesús, Antigua, Guatemala. Este video contiene formato de video 4K por lo que nos creará buen modelo.
2. Una vez teniendo el video lo importamos en el programa Free Video To JPG Converter e indicamos al programa que nos genere un fotograma por segundo, lo convertimos y lo guardamos en una sola carpeta.
3. Después de obtener los fotogramas abrimos el programa Agisoft PhotoScan para crear el modelo 3D. para generar el modelo seguimos las siguientes secuencias.
- PASO 1: Importar imágenes, workflow >Add Photos >Buscar Imágenes >abrir.
- PASO 2: Alinear fotos, Workflow > align potos.
- PASO 3: Crear nube densa, flujo de trabajo > crear nube de puntos densa - PASO 4: Crear malla, flujo de trabajo > crear malla.
- PASO 5: Crear textura, flujo de trabajo > crear textura.
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Siguiendo todos los pasos y rellenando los datos de acuerdo al tipo de modelos que se está estudiando se puede obtener el resultado esperado.
Resultados
Como producto final del trabajo realizado se puede apreciar que se obtuvo resultado favorable aplicando este método. Esto quiere decir que la generación de modelos 3D a partir de video es otra herramienta más que permitirá a los estudiantes y profesionales del área de fotogrametría digital obtener resultado óptimo para realizar cualquier tipo de modelo tridimensional (véase en la figura 3).
Figura 3. Modelo 3D obtenido en Agisoft PhotoScan, con los fotogramas generados anteriormente.
Discusión y conclusiones
El programa Free Video To JPG Converter y Agisoft PhotoScan que se presentó en este documento nos ofrecen muchas posibilidades en la generación de producto tridimensional a partir de video, aunque desde principio se podía generar el modelo 3D con el programa VideoTrace, pero no alcanza la precisión que se requiere para el estudio de fotogrametría digital, ya que el software está en proceso de mejoría.
Los desarrolladores del software Agisoft PhotoScan siguen renovando nuevas herramientas, que talvez algún día nos ayudará a generar modelos 3D a partir de video de una forma más sencilla y con una precisión mayor.
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Para concluir es importante saber que con el método aplicado en este artículo se puede generar modelos 3D de una ciudad, y convertirlo en una ciudad virtual, ya que no se requiere de mucha precisión para este tipo de proyecto.
Recomendaciones
Para generar un modelo de calidad es importante que los interesados utilicen las herramientas necesarias para el estudio. A continuación, se alistan unas de las recomendaciones importante que hay que tomar en cuenta.
1.- tener un cámara digital de calidad para capturar el video.
2.- iluminación, es importante que el lugar que se está capturando el video tenga iluminación para una mejor captura, lo recomendable es realizar el trabajo al medio día, y nunca en las noches y en las tardes, al menos que el objeto que está capturando tengas una buena iluminación.
3.- poseer una computadora de escritorio o un laptop que tengas una buena tarjeta de gráficos, memoria RAM y disco C.
4.- para capturar video en las alturas, es necesario tener en la mano un DRON.
5.- y para los estudios más avanzados, que se requiere de una buena precisión. Es importantes tener puntos de control en el lugar que se está levantando y para obtener estos puntos se requiere de equipos topográficos como son; Estación y Total y GPS RTK.
Agradecimientos
Durante la estancia en mi unidad académica de ingeniería obtuve nuevos conocimientos, que me ayudarán a seguir enriqueciéndome de conocimientos en el área de fotogrametría digital, por lo que agradezco a M.C. Álvaro López Arellano, Docente Investigador de la Unidad Académica de ingeniería de la UAGro. Mi más profundo agradecimiento, ya que, gracias a sus conocimientos y experiencia en el área, me facilitó para realizar este trabajo.
También agradezco al programa de Verano UAGro por permitirme participar y apoyarme con la beca. Así mismo a todos mis compañeros de la casa de estudiante 14 de Octubre, por brindarme su apoyo para quedarme en la casa durante mi estancia.
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Referencias
Anton Van den Hengel, P. (agosto de 2016). Australian Centre For Visual Technologies. Obtenido de http://blogs.adelaide.edu.au/acvt/2013/05/24/videotrace-‐patent-‐granted/
Dietrich, J. T. (agosto de 2016). Advanced Geographic Research. Obtenido de http://adv-‐geo-‐
research.blogspot.mx/2014/03/agisoft-‐photoscan-‐crash-‐course-‐v-‐102.html
DvdVideosoft. (agosto de 2016). Obtenido de http://www.dvdvideosoft.com/products/dvd/Free-‐Video-‐
to-‐JPG-‐Converter.htm
F, P. G. (agosto de 2016). Peter German F. Obtenido de
https://www.youtube.com/watch?v=_qVU2eliqQM&index=42&list=WL
Oliveros, F. (agosto de 2016). Blon Ingeniería. Obtenido de http://blogingenieria.com/software-‐
ingenieria/modelacion-‐3d-‐video/
Sergio Galcerá, S. N. (2016). generacion de videos a partir de modelos 3D. Grupo de Investigación en Fotogrametría y Láser Escáner (GIFLE), 1-‐8.
