APLICACIÓN DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA INTERPRETACIÓN Y VISUALIZACIÓN DE MODELOS TRIDIMENSIONALES GENERADOS A PARTIR DE UN LEVANTAMIENTO CON EL EQUIPO TRIMBLE V10 IMAGING ROVER, CASO DE
ESTUDIO DEL MONUMENTO GONZALO JIMÉNEZ DE QUESADA
TRABAJO DE GRADO (Modalidad Monografía)
ALEJANDRO CHAPARRO ZAPATA ERIKA LORENA MORENO TORO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA BOGOTÁ D.C
2 APLICACIÓN DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA INTERPRETACIÓN Y VISUALIZACIÓN DE MODELOS TRIDIMENSIONALES GENERADOS A PARTIR DE UN LEVANTAMIENTO CON EL EQUIPO TRIMBLE V10 IMAGING ROVER, CASO DE
ESTUDIO DEL MONUMENTO GONZALO JIMÉNEZ DE QUESADA
Proyecto presentado como prerrequisito para optar al título de Ingeniero Topográfico
PRESENTADO POR:
ALEJANDRO CHAPARRO ZAPATA CÓD: 20092032011
ERIKA LORENA MORENO TORO CÓD: 20111032020
DIRECTOR DEL PROYECTO
Ing. Msc. WILLIAM BENIGNO BARRAGÁN ZAQUE
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA BOGOTÁ D.C
3 DEDICATORIA
Por y para ustedes, mis padres, mi apoyo y motor siempre, los cuales sentaron en mi las bases de responsabilidad y deseos de superación, brindándome su apoyo y su gran corazón, sus inmensas virtudes me llevan a admirarlos cada día más. Gracias por todos sus esfuerzos, Los amo!
A mis hermanas y sobrinos, que me han ofrecido el amor y la calidez de la familia a la cual amo.
A mi compañero de trabajo gracias por no solo ayudarme en gran manera a concluir el desarrollo de esta tesis, sino por todos los buenos momentos que pasamos en este proceso.
Erika Lorena Moreno Toro
Todo el esfuerzo que ha significado llegar hasta donde estoy, todas las noches de trasnocho, todas las dificultades y tropiezos que me encontré en el camino para lograr esto, se lo dedico a cinco personas extraordinarias, la primera es mi abuelita Flor que inunda mis días con amor y sabiduría, a mi mamá Diana que me da la energía y el entusiasmo por ser más grande cada día, a mi hermana Gardenia que me muestra el significado de la incondicionalidad, a mi hermana Diana María que me muestra a su corta edad que es la madurez y la inteligencia y a mi hermana América que con su dulzura y alegría le da color a mi existencia. También les dedico este trabajo a mis Tíos Norman y Mercedes que han sido un apoyo importante en mi vida y que me enseñan que con esfuerzo y dedicación tendré todo lo que sueño y hasta lo que no imagino y que nada está fuera de mi alcance. A mi señor Padre Francisco Chaparro que me formo como hombre de bien y para el bien al cual le agradezco ser el más cierto en las horas inciertas. A mis compañeros y amigos de la universidad con los cuales pase tantas horas de academia y alegría que se funden en mis recuerdos y emociones, nunca los olvidare.
Por ultimo a mi compañera Lorena que con su esfuerzo, dedicación y paciencia se logró realizar este trabajo que con orgullo dedicamos y presentamos. Sin lugar a dudas toda mi vida agradeceré al destino su generosidad, por presentarme tantas y tan buenas personas que nombro y muchas más que no nombre pero que les debo agradecer.
4 AGRADECIMIENTOS
Gracias a cada una de las personas que hicieron posible poder cumplir esta meta, y tendieron su mano.
Al ingeniero William Barragán, por creer en nuestro proyecto y ser persistente frente a todas las dificultades que se nos presentaron en el desarrollo de este proyecto, por su gran apoyo y motivación para la culminación de nuestros estudios profesionales.
Al ingeniero Darwin Hernández por su apoyo y tiempo compartido para la culminación de este proyecto.
5
Página
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE ILUSTRACIONES ... 8
ÍNDICE DE TABLAS ... 11
1.INTRODUCCIÓN: ... 12
2.FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ... 14
2.1 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ... 14
3.JUSTIFICACIÓN ... 15
4.OBJETIVOS ... 16
5.MARCO TEÓRICO ... 17
5.1 REPRESENTACIONES TRIDIMENSIONALES ... 17
5.1.2 Tipos ... 17
5.2REALIDAD AUMENTADA ... 19
5.2.1 DEFINICIÓN ... 19
5.2.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE REALIDAD AUMENTADA ... 21
5.2.3 CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE REALIDAD AUMENTADA ... 24
5.2.4 FASES DEL PROCESO DE REALIDAD AUMENTADA ... 24
5.2.5 SOFTWARE AUMENTATY ... 25
5.3EQUIPO TRIMBLE V10 ... 27
5.3.1 SISTEMA DE CÁMARA ... 28
5.3.2 TRIMBLE ACCESS ... 30
5.3.3 TRIMBLE R10 GNSS ... 30
5.3.4 TRIMBLE TABLET PC ... 30
5.3.4 TRIMBLE BUSINESS CENTER ... 31
5.4 SOFTWARE SKETCHUP... 32
5.4.1 CARACTERÍSTICAS ... 32
5.5 SOFTWARE AGISOFT PHOTOSCAN ... 34
5.5.2 CARACTERÍSTICAS ... 34
5.6 SOFTWARE 123D CATCH ... 35
5.7 SOFTWARE 3DS MAX ... 36
5.7.1. CARACTERÍSTICAS ... 37
6
5.8.1 ELEMENTOS ... 39
5.8.2 ESTADO DE CONSERVACIÓN ... 40
6 METODOLOGÍA ... 41
6.1 FASE I: Toma de datos y postproceso ... 41
6.2 FASE II: Selección de software y modelación ... 42
6.3 FASE III: Mejora de Modelos... 43
6.3 FASE IV: Aplicación de Realidad Aumentada ... 43
6.4 FASE V: Análisis de Resultados ... 44
7 DIAGRAMA DE FLUJO ... 45
8 TOMA DE DATOS CON EL EQUIPO TRIMBLE V10 IMAGING ROVER ... 46
9. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN EN CADA UNO DE LOS SOFTWARE ... 47
9.1 PROCESAMIENTO EN EL SOFTWARE TRIMBLE BUSINESS CENTER. ... 48
9.1.1 ERROR DE LA ESTACIÓN EN LA TOMA DE DATOS ... 51
9.1.2 OPCIONES DE CONFIGURACIÓN DE AJUSTE PARA LAS ESTACIONES . 52 9.2 EXPORTACIÓN DE DATOS AL SOFTWARE TRIMBLE SKETCHUP ... 57
9.2.1 MODELACIÓN EN EL SOFTWARE TRIMBLE SKEPCHUP. ... 57
9.3 MODELACIÓN EN EL SOFTWARE 3DS MAX. ... 61
9.4 MODELACIÓN EN EL SOFTWARE 123D CATCH ... 65
9.4.1 MODELACIÓN DEL OBJETO ... 66
9.5 MODELACIÓN SOFTWARE AGISOFT ... 73
9.5.1 CARGA DE FOTOS EN PHOTOSCAN ... 74
9.5.2 ALINEAMIENTO DE FOTOS ... 75
9.5.3 PARÁMETROS DE ALINEACIÓN ... 76
9.5.4 CONSTRUCCIÓN MODELO 3D ... 78
9.5.5 PARÁMETROS DE RECONSTRUCCIÓN ... 79
9.5.6 EDICIÓN DE MODELO 3D ... 80
9.5.7 CONSTRUCCIÓN DE MALLA ... 81
9.5.8 CONSTRUCCIÓN DE TEXTURA ... 83
10. ENSAYOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN DE RA ... 86
10.1. COMPORTAMIENTO DE MODELOS EN REALIDAD AUMENTADA ... 86
10.1.2 COMPORTAMIENTO EN REALIDAD AUMENTADA MODELO 30 ST MARY AXE (GHERKIN) ... 86
7
11. APLICACIÓN DE LA REALIDAD AUMENTADA ... 97
11.1 HERRAMIENTAS FÍSICAS ... 97
12. ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 99
12.1 FACTORES EVALUADOS ... 99
12.1.1 DENSIFICACIÓN DE PUNTOS DE LOS MODELOS TRIDIMENSIONALES 99 12.1.2 PROCESAMIENTO DE LOS MODELOS TRIDIMENSIONALES ... 100
12.1.3 CALIDAD VISUAL CON LA APLICACIÓN DE RA EN MODELOS TRIDIMENSIONALES EN ORDENADORES ... 103
12.1.4 CALIDAD VISUAL CON LA APLICACIÓN DE RA EN MODELOS TRIDIMENSIONALES EN DISPOSITIVOS MOVILES ... 106
12.1.5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS MODELOS TRIDIMENSIONALES ... 108
12.1.6 FUNCIONALIDAD DE LA RA:... 114
12.1.7 USO DE LA RA ... 115
12.2 ANALISIS DE RESULTADOS EN EL SOFTWARE TRIMBLE ... 116
BUSINESS CENTER ... 116
13. LIMITACIONES ... 119
14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 120
15. ANEXOS ... 122
15.1 REPORTE AJUSTE DE PAQUETE TERRESTRE. ... 122
15.2 MARCADORES PARA VISUALIZACION EN REALIDAD AUMENTADA ... 128
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TABLA DE ILUSTRACIONES
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Ilustración 1 Modelo tridimensional del Castillo de Cornago ... 18
Ilustración 2, Gráfica del Continuo de Virtualidad. ... 19
Ilustración 3 Concepto de Realidad Aumentada ... 20
Ilustración 4 Contenido mostrado por la realidad virtual ... 20
Ilustración 5. Contenido mostrado por la realidad aumentada ... 21
Ilustración 6 Componentes de la Realidad Aumentada ... 21
Ilustración 7 . Marcador para Realidad Aumentada ... 22
Ilustración 8 Aplicación Marmota ... 23
Ilustración 9 Esquema de funcionamiento de un sistema de realidad aumentada típico. ... 25
Ilustración 10 Interfaz Software Aumentaty Author ... 26
Ilustración 11 Herramientas de ajuste en el software Aumentaty Author. ... 27
Ilustración 12 Sistema para la adquisición de imágenes Trimble V10 ... 28
Ilustración 13 Sistema de cámaras. ... 29
Ilustración 14 Vista transversal del sistema de las cámaras ... 29
Ilustración 15 Trimble R10 GNSS ... 30
Ilustración 16 Trimble Tablet PC ... 31
Ilustración 17 Integración de: 1 Trimble R10 GNSS, 2 Trimble V10, 3 Trimble Tablet PC ... 31
Ilustración 18, Interfaz Sketchup. ... 32
Ilustración 19. Interfaz Agisoft Photoscan. ... 34
Ilustración 20, Interfaz 123D Catch. ... 36
Ilustración 21, Interfaz de 3Ds MAX. ... 37
Ilustración 22 Estatua en honor a Gonzalo Jiménez de Quesada ... 40
Ilustración 23, Conformación de "iglú" de imágenes tomadas por el equipo Trimble V10 Imaging Rover dentro del software Trimble Sketchup. ... 46
Ilustración 24, Distribución de las estaciones de toma de datos. ... 47
Ilustración 25, Creación de nuevo proyecto en Trimble Business Center. ... 48
Ilustración 26, Ventana emergente para cambio de Sistema de Coordenadas en el Software Trimble Business Center. ... 49
Ilustración 27, Plano de relación y corrección diferencial de la Base Trimble R10 con el equipo Trimble V10 Imaging Rover en cada estación de toma de datos. ... 50
Ilustración 28, Vista de planta de los marcos de las fotografías tomadas en las diferente estaciones. ... 50
Ilustración 29, Unión de fotografías con las estaciones de toma de datos. ... 51
Ilustración 30, Estaciones de toma de datos. ... 52
Ilustración 31, Ubicación manual de puntos de paso. ... 53
Ilustración 32, Puntuación de ajuste en Trimble Business Center. ... 54
Ilustración 33, Distribución de puntos de paso en vista planta. ... 55
Ilustración 34, Distribución de puntos de paso en vista isométrica. ... 55
Ilustración 35, Nube de puntos de paso generados. ... 56
9
Ilustración 37, Datos en el software Trimble Sketchup. ... 57
Ilustración 38, Puntos de paso en el Software Trimble Sketchup sobre fotografía ajustada. ... 58
Ilustración 39, Fotografía de toma de datos de la cámara número 2 del equipo Trimble V10 Imaging Rover. ... 59
Ilustración 40, Digitalización de vértices y aristas en Trimble Sketchup. ... 59
Ilustración 41, Modelo tridimensional sin texturizado. ... 60
Ilustración 42, Modelo tridimensional a Gonzalo Jiménez de Quesada texturizado. ... 61
Ilustración 43, Modelo Digital en el Software 3Ds Max. ... 61
Ilustración 44, Vista superior del modelo en el software 3Ds Max. ... 62
Ilustración 45, Vista superior modelo digital con densificación de aristas y vértices. ... 63
Ilustración 46, Vista isométrica modelo digital con densificación de aristas y vértices. ... 63
Ilustración 47, Suavizado de vértices en 3Ds Max ... 64
Ilustración 48 Comando de creación de nueva captura en 123d Catch ... 66
Ilustración 49 Organización de fotografías por tamaño en 123d Catch ... 67
Ilustración 50, Distribución de tomas de fotografías dentro del software 123D Catch. ... 68
Ilustración 51, Ruido generado en el software 123D Catch. ... 69
Ilustración 52, Opciones de salida de modelo a malla. ... 70
Ilustración 53, Modelo con ruido sin corregir. ... 71
Ilustración 54, Modelo con eliminación parcial de ruido de las edificaciones circundantes. ... 71
Ilustración 55, Refinación de modelo tridimensional de extensión .OBJ ... 72
Ilustración 56, Modelo finalizado y refinado en Meshmixer. ... 72
Ilustración 57 Parámetros a tener en cuenta en el alineamiento de las fotografías ... 77
Ilustración 58 Comparación de datos estadísticos de la malla, (A la izquierda) Aplicación de herramienta decimacion, (A la derecha) Eliminación manual. ... 83
Ilustración 59 Eliminación manual de ruido en el modelo ... 83
Ilustración 60 Parámetros de construcción de textura ... 84
Ilustración 61 Modelo final generado por Agisoft ... 85
Ilustración 62 Modelo 3D St Mary Axe (Gherkin), London en ell software Trimble Sketchup ... 87
Ilustración 63 Resultados de exportación de 30 St Mary Axe (Gherkin) ... 87
Ilustración 64 Modelo 3D con extensión .obj de 30 St Mary Axe (Gherkin) en Realidad Aumentada ... 88
Ilustración 65 Modelos tridimensionales en varias extensiones ... 92
Ilustración 66 Reporte de exportación a formato .obj del modelo The Tumbler "Batman begins" 93 Ilustración 67 Modelo 3D con extensión .obj The Tumbler "Batman begins" en Realidad Aumentada ... 93
Ilustración 68 Reporte de exportación a .fbx del modelo 3D The Tumbler "Batman begins" ... 94
Ilustración 69 Reporte de exportación a formato.3ds del modelo The Tumbler "Batman begins" 95 Ilustración 70 Modelo de extensión .3ds de The Tumbler "Batman begins" ... 95
Ilustración 71 Modelos tridimensionales en las múltiples extensiones ... 96
Ilustración 72, Modelo final del software 3Ds Max visualizado en Realidad Aumentada y marcador utilizado. Fuente propia ... 103
Ilustración 73, Modelo final del software 123D Catch visualizado en Realidad Aumentada y marcador utilizado. ... 104
10
Ilustración 75, Modelo final del software Trimble Sketchup visualizado en Realidad Aumentada y
marcador utilizado ... 105
Ilustración 76, Modelo final del software 3Ds Max visualizado en Realidad Aumentada para móviles y marcador utilizado... 106
Ilustración 77, Modelo final del software 123D Catch visualizado en Realidad Aumentada para móviles y marcador utilizado... 106
Ilustración 78 Modelo final del software Agisoft visualizado en Realidad Aumentada para móviles y marcador utilizado ... 107
Ilustración 79 Modelo final del software Trimble Sketchup visualizado en Realidad Aumentada para móviles y marcador utilizado ... 107
Ilustración 80 Gráfica de relación de triángulos y puntos de los modelos ... 110
Ilustración 81 Gráfica de relación de área y volumen de cada modelo ... 111
Ilustración 82 Gráfica de relación porcentual de puntos de cada modelo ... 112
Ilustración 83 Gráfica de relación porcentual de triángulos de cada modelo ... 112
Ilustración 84 Gráfica de relación de producción de datos de cada modelo. ... 113
Ilustración 85 Gráfica relación volumen y superficie de cada modelo. ... 114
11 ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1. Modelos 3D de prueba comparados ... 86
Tabla 2. Modelos 3D comparados. ... 105
Tabla 3 Valores estadísticos modelo 123DCatch... 108
Tabla 4 Valores estadísticos modelo Agisoft ... 108
Tabla 5 Valores estadísticos modelo 3DSMax ... 109
Tabla 6 Valores estadísticos modelo Sketchup ... 109
Tabla 7 Valores de triángulos y puntos de los modelos ... 110
12 1. INTRODUCCIÓN:
El crecimiento de la utilización de dispositivos móviles en amplios sectores de la vida cotidiana y profesional hace que se genere una nueva necesidad dentro de la sociedad, la apertura hacia nuevas tecnologías hace que se generen nuevas herramientas aplicables y funcionales en diversas situaciones.
La consultora Flurry Mobile reveló su más reciente informe sobre el crecimiento de 'Smartphones' y tabletas a nivel mundial en el que Colombia quedó en primer lugar como el país que más rápido adopta el uso de móviles basados en los sistemas iOS y Android, por encima de Vietnam, Turquía, Ucrania, Egipto, China, Chile e India, entre otros.
Según el informe, el cual analizó el comportamiento de países en donde se hayan activado más de 500.000 dispositivos móviles inteligentes en el último año, Colombia ocupó el primer puesto con un crecimiento de activaciones de estos aparatos de un 278 por ciento. (Portafolio, 2013)
Los motores de procesamiento dentro de celulares y tabletas cada día son más poderosos y potentes en el procesamiento de información, lo cual conlleva al desarrollo de aplicaciones más complejas y sofisticadas capaces de realizar operaciones matemáticas y gráficas de alta dificultad en fracciones de segundos, estas mejoras permiten la generación de nuevas aplicaciones entre las cuales se encuentra la realidad aumentada, la cual ha generado un sinfín de aplicaciones para diversos temas que pasan desde la cocina y marketing hasta arquitectura e ingeniería.
La realidad aumentada es una tecnología que combina la realidad con la virtualidad, consiste en añadir información virtual a la realidad, combinado con un visualizador electrónico. A partir de la versatilidad que presenta la realidad aumentada y de la necesidad de muchos profesionales de entender y analizar planos, se inicia a evaluar la viabilidad de producir modelos en realidad aumentada partiendo de levantamientos topográficos sin importar el método implementado para dicho proceso, combinando la portabilidad de los planos con el componente visual en tres dimensiones. (QUEIRÓS, 2014)
13 fotogramétricas o del software de postproceso de los datos desarrollado por el mismo fabricante. (Trimble Geospatial, 2013)
14 2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
La realidad aumentada es una herramienta que facilita la visualización de modelos, que no es utilizada de forma generalizada probablemente por la falta de conocimiento en el desarrollo de la misma y por la concepción de complejidad de esta aplicación, los modelos tridimensionales visualizados en realidad aumentada pueden ser necesarios o útiles en cualquier proyecto de ingeniería y afines.
Los métodos convencionales de levantamientos topográficos requieren un buen trabajo en campo, procesamiento y análisis de los datos para lograr el nivel de detalle requerido por medio de diferente software.
Los objetos de interés cultural presentan un deterioro inherente a la manipulación (Martiarena, 1992), lo cual hace necesario presentar una opción de levantamiento que puede ser a través de métodos remotos, para evitar un contacto directo y su detrimento, generando un nivel de detalle alto, lo que requiere un postproceso de datos para obtener precisión y mantener el nivel de detalle requerido.
2.1 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
15 3. JUSTIFICACIÓN
Una visualización que se aproxime a la realidad en cuanto a formas y texturas, corrigiendo las deformaciones presentes en las fotografías, sería el resultado esperado del procesamiento de datos tomados con el equipo Trimble V10 Imaging Rover, lograr una representación portable en dispositivos móviles de calidad visual, utilizado como guía para cualquier proyecto de ingeniería y afines. La realidad aumentada, como método de presentación de información 3D, podría llegar a suprimir los modelos a escala y las maquetas, lo cual le da un valor agregado contemplado dentro de un marco ambiental, disminuyendo y ahorrando recursos.
16 4. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General:
Aplicar realidad aumentada para la interpretación y visualización de modelos tridimensionales generados a partir de datos obtenidos con el equipo Trimble V10 Imaging Rover1, caso de estudio del monumento Gonzalo Jiménez de Quesada
3.2 Objetivos Específicos:
● Comparar y analizar modelos 3D generados a partir de los datos tomados con el equipo Trimble V10 para identificar el método de modelación que presente una mayor compatibilidad con la visualización en Realidad Aumentada.
● Facilitar la comprensión de modelos tridimensionales obtenidos de herramientas de modelación y de procesamiento de imágenes, llevando los resultados a herramientas de representación en Realidad Aumentada en sus diferentes plataformas.
● Brindar una alternativa de visualización de modelos tridimensionales con la realidad aumentada en dispositivos móviles.
1
17 5. MARCO TEÓRICO
5.1 REPRESENTACIONES TRIDIMENSIONALES
Estas se obtienen mediante una nube de puntos cuyos valores de posición son conocidos por medio de levantamientos topográficos, métodos fotogramétricos o sensores remotos; estos pueden estar definidos en un sistema de coordenadas que puede ser arbitrario o referido a un sistema nacional de coordenadas.
Para la realización del análisis de cualquier objeto tridimensional se necesita contar un sistema que permita describir la geometría de los objetos involucrados en la escena.
5.1.2 Tipos
Existen diferentes maneras de clasificar las reproducciones de elementos tridimensionales, como puede ser:
5.1.2.1 Modelos 3D virtuales: Son representaciones de escenas o imágenes de objetos producidos por un sistema informático, los cuales pretenden, dar la sensación de realidad como se muestra en la Ilustración 1, donde de forma visual se entiende la clasificación de representación de los modelos tridimensionales.
Clasificación (Melon, 2007) de representación de objetos tridimensionales:
● Nubes de puntos: Conjunto de vértices con sistema de coordenadas, que pueden proceder de digitalizaciones tridimensionales, o métodos de correlación por medio de fotografías.
● Alámbricos: Dan la estructura del objeto con ausencia de superficies, los cuales constan de curvas, líneas y puntos que solo generan los bordes de los objetos
● De Superficies: Los modelos alámbricos son útiles para representaciones planas pero se hace difícil su análisis tridimensional, ya que puede presentar percepciones equívocas. Estos pueden ser generados por procesamiento de datos, derivados de nubes de puntos o modelos alámbricos a través de mallados regulares 3D2.
● Texturizados: se valen de nubes de puntos o superficies, a los cuales se les aplica, color, iluminación, sombras y la geometría propia del objeto.
2
18 ● Foto realísticos: al igual que los modelos texturizados, estos se valen de nubes de puntos o superficies, aplicándoles texturas por medio de orto proyección haciendo uso de fotografías tomadas del mismo objeto
Ilustración 1 Modelo tridimensional del Castillo de Cornago Fuente: (Melon, 2007)
5.1.2.2 Modelos 3D físicos: Se trata de modelos tangibles, construidos a diferentes escalas.
● Maquetas: Generalmente se trata de reproducciones a escala de objetos, edificios o construcciones representadas, pudiendo ser ésta la realidad existente, una reconstrucción o un modelo teórico.
19 5.2 REALIDAD AUMENTADA
5.2.1 DEFINICIÓN
La Realidad Aumentada (RA) consiste en incorporar información virtual en el entorno real, esto es posible a través de un dispositivo electrónico que superponga la información virtual sobre la realidad a través de un display3 y una cámara, donde la cámara se utiliza para visualizar el entorno real y el display o el monitor, muestra la información virtual sobre la realidad.
El concepto de la realidad mixta (RM) fue definido por Milgram y Kishino en 1994, el cual se muestra en la Ilustración 2; acotando de esta manera la brecha entre el entorno real y el entorno virtual .Partiendo de la gráfica del Continuo de Virtualidad se definirán los elementos que lo componen la Realidad Mixta.
Ilustración 2, Gráfica del Continuo de Virtualidad. Fuente: Adaptación (Paul Milgram, 1994)
La RA tiene una relación frente a otros conceptos como entorno real y entorno virtual como se ve en la Ilustración 3, estos conceptos son aclarados y relacionados a través de la gráfica del Continuo de Virtualidad.
3(Delinglés.display).Dispositivo de ciertos aparatos electrónicos, como los teléfonos y las calculadoras, destinado a la representación visual de información (Real Academia de la Lengua Española, 2001).
Realidad mixta
Entorno
Real
Realidad
Aumentada Virtualidad Aumentada
20
Ilustración 3 Concepto de Realidad Aumentada Fuente: Adaptación (Gimeno, 2011)
5.2.1.1 Entorno Real: Para este trabajo se entiende por entorno real el espacio físico donde se desarrolla la actividad humana y no tiene ninguna relación con el entorno virtual. (QUEIRÓS, 2014)
5.2.1.2 Virtualidad Aumentada: Consiste en incorporar información real a un entorno digital, la información que se incorpora son gestos, movimientos, sonidos humanos, objetos, videos, texturas reales, entre otra información. En la Virtualidad Aumentada predomina el ambiente digital, se podría decir que es el inverso a la Realidad Aumentada. (QUEIRÓS, 2014)
5.2.1.3 Entorno Virtual Existe dos tipos de virtualidad, el primero es el que simula entornos reales como paisajes o lugares, el segundo simula entornos completamente ficticios (Ver Ilustración 4) (QUEIRÓS, 2014) como es el caso de la mayoría de videojuegos.
Ilustración 4 Contenido mostrado por la realidad virtual Fuente: Adaptación (Valencia, 2011)
21 El usuario nunca pierde el contacto con el mundo real que tiene al alcance de su vista y al mismo tiempo puede interactuar con la información virtual superpuesta (Basogain, 2007).
Ilustración 5. Contenido mostrado por la realidad aumentada Fuente: Adaptación( Peru, 2015)
5.2.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE REALIDAD AUMENTADA
Para poder realizar el proceso de generación de realidad aumentada, es necesario contar con cuatro elementos como se ve en la Ilustración 6 (Alvarez, 2013):
Ilustración 6 Componentes de la Realidad Aumentada Fuente: Adaptación (Mendiguchia, 2010)
5.2.2.1 Elemento Capturado (Cámara): Es el encargado de captar el objeto de mundo real e ingresarlo al programa que será el encargado de procesarla, para RA no es necesario hacer una gran inversión para una cámara, con que tenga las características básicas será suficiente, sin embargo se debe tener en cuenta que cuanto mayor sea su resolución el resultado final será más óptimo.
22 interpretar la información que recibe el usuario del mundo real, crear la información virtual que se necesita y combinarla de forma correcta.
5.2.2.3 Elemento sobre el cual proyectar objeto de realidad aumentada (Monitor): Es la pantalla en la que se proyecta el entorno real más el virtual, es decir la realidad aumentada. Pueden actuar como tal una pantalla de un computador, de un televisor, de un Smartphone, de una Tablet, de una videoconsola o incluso unas gafas especiales, que puede llevar incluso cámaraincorporada. (Gimeno, 2011)
5.2.2.4 Elementos de Posición: Permiten posicionar los elementos virtuales dentro de la realidad, por medio de: Marcadores, elementos de localización, reconocimiento de objetos (Gimeno, 2011)
Marcadores
En el campo de la RA, el uso de marcadores ha sido el elemento más utilizado para conocer con exactitud la posición de la cámara y así conseguir una perfecta sincronización entre el mundo real y virtual.
Las marcas o marcadores como se ve en la Ilustración 7, también llamadas targets, tag, markers son pequeñas imágenes en blanco y negro impresas en papel, su diseño está formado por un borde negro de un ancho concreto y en su interior, hay un dibujo negro o patrón que hace que se diferencie una marca de otra.
Ilustración 7 . Marcador para Realidad Aumentada Fuente: Adaptación (Gimeno, 2011)
Actúan como elementos que comunican, en este caso mediante la cámara, al software dedicado a RA, la posición donde debe situar la información virtual y, según cómo son estos códigos, el programa responde de una manera concreta.
GPS, brújulas y acelerómetros
23 Es por ello, que se puede decir que existe un segundo grupo que permite adecuar los objetos virtuales al entorno o escena real y está formado por los siguientes elementos de localización:
• GPS (Global Positioning System) es un sistema de navegación global por satélite que permite determinar, a escala mundial, la posición de una persona, objeto o vehículo con gran exactitud.
• Brújula digital es un sensor con el que se puede detectar la dirección que tiene el dispositivo que la posee.
• Acelerómetro es un sensor que permite conocer cuál es la orientación del dispositivo que lo tiene.
La mayoría de dispositivos electrónicos, entre los que se encuentran los Smartphone, utilizan la información suministrada por el GPS, la brújula y el acelerómetro (Gimeno, 2011); un ejemplo real es la aplicación Marmota ir a Ilustración 8 que permite consultar información topográfica a través del teléfono móvil por medio de cálculos de GPS que crea una capa de realidad aumentada que es enviada de vuelta para ser leída por la aplicación y sobrepuesta en la pantalla.
Ilustración 8 Aplicación Marmota4 Fuente: Adaptación(ABC Tecnologia, 2010)
Reconocimiento de objetos:
Este método se basa en reconocer objetos conocidos como edificios o la forma de un objeto específico; para luego corroborarlo con una base de datos y mostrar la información virtual que se requiera.
24 5.2.3 CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE REALIDAD AUMENTADA
Esta clasificación se hace respecto a los elementos de posición:
5.2.3.1 Sistemas basados en el reconocimiento de marcas
El marcador nos indicara el lugar donde se debe ubicar la imagen virtual que se debe superponer sobre el plano real. Así mismo este marcador hace referencia a la orientación e inclinación de la imagen virtual.
5.2.3.2 Sistemas basados en geolocalización
Los sistemas basados en geolocalización utilizan GPS para obtener la posición geográfica del usuario, por medio del compás y el acelerómetro la orientación e inclinación del dispositivo; con esto sabe hacia el lugar que está apuntando la cámara. Las imágenes virtuales que se proyectan están basadas en coordenadas de tal manera que si el dispositivo está apuntando hacia estas coordenadas se mostrará la imagen virtual con información asociada (Gimeno, 2011).
5.2.3.3 Sistemas basados en el reconocimiento de formas
En este tipo de sistemas a diferencia de los basados en reconocimiento de marcas, ya no busca marcas determinadas sino formas conocidas. De igual manera lo captado por la cámara debe ser contrastado con una base de datos para tener una coincidencia de formas y poder mostrar la información asociada.
5.2.4 FASES DEL PROCESO DE REALIDAD AUMENTADA
Para desarrollar un sistema de realidad aumentada como se muestra
gráficamente en la Ilustración 9 es necesario pasar por cuatro fases previas:
Captura de la escena Identificación de la escena
25
Ilustración 9 Esquema de funcionamiento de un sistema de realidad aumentada típico. Fuente: Adaptación (Pombo, 2010)
5.2.5 SOFTWARE AUMENTATY
Aumentaty es una compañía centrada en el desarrollo de Motores, Aplicaciones y Proyectos de Realidad aumentada, ideada con el objetivo de proporcionar un conjunto de soluciones software gratuito de Realidad Aumentada en diversos ámbitos, pensando en especial en el sector educativo.
Aumentaty es un nuevo lenguaje visual que puede representar información mediante texto, vídeos, imágenes 3D, fotografías, animaciones, etc. Su espectacularidad y fácil uso lo hacen idóneo para un amplio ámbito de aplicaciones: educación, medicina, industria, arquitectura, defensa, robótica, entretenimiento, mecánica, marketing y publicidad, etc.
Aumentaty nace pues con el único propósito de responder a la incesante demanda de esta tecnología por parte de profesionales y particulares. Una tecnología que hasta el día de hoy ha encontrado obstaculizada su estandarización y expansión bien por coste, bien por falta de conocimientos en aquellos ámbitos no directamente relacionados con las tecnologías y la informática (Aumentaty, 2013).
Aumentaty pone a nuestra disposición Aumentaty Author, Aumentaty Viewer, Aumentaty Virtual Reality y Aumentaty VSearch
Aumentaty Author es el software útil para componer escenas de Realidad Aumentada y exportarlas.
26 Aumentaty VSearch es el software que permite añadir contenido a las imágenes para que se pueda consultar por el usuario, a través de la APP para dispositivos móviles.
Aumentaty Virtual Reality Permite proveer y obtener información acerca de hardware útil en realidad aumentada
Para la visualización de modelos tridimensionales, aplicando realidad aumentada se uso del software Aumentaty Author y Aumentaty Viewer.
5.2.5.1 AUMENTATY AUTHOR
Aumentaty Author es una herramienta de creación de contenido de realidad aumentada gratuita, es muy sencilla de utilizar (Ver Ilustración 10), no se necesitan conocimientos de programación o grandes conocimientos informáticos para poder utilizarlo.
Es compatible con el 90% del software de modelación en 3D, importando ficheros (3Ds max, Maya, Sketchup, ACAD) (Aumentaty, 2013).
El ajuste de los modelos es muy sencillo y simple, se realiza a través de un panel existente en el software en el cual se puede realizar animación, ajuste de escala, ajuste de rotación y ajuste de traslado, las herramientas mencionadas se pueden ver en las Ilustraciones 10 y 11. Así mismo el software permite compartir los modelos para ser visualizados con Aumentaty Viewer, del cual se hará una reseña más adelante en esta sección.
27
Ilustración 11 Herramientas de ajuste en el software Aumentaty Author. Fuente: Adaptación propia
5.2.5.2 AUMENTATY VIEWER
Es la aplicación complementaria del software Aumentaty Author, en la cual se puede visualizar en realidad aumentada los objetos 3D, esta aplicación abre ficheros .atm los cuales se pueden compartir por Internet, ya sea compartiéndolos en redes sociales o vía correo electrónico, de esta forma desde cualquier dispositivo móvil o computadora se puede acceder a los modelos 3D relacionados con los marcadores estándar ofrecidos por el software (Aumentaty, 2013).
En la aplicación Aumentaty Viewer son necesarios 3 simple pasos para poder ver los modelos 3D en realidad Aumentada los cuales son:
1) Descargar la escena con modelos 3D desde Internet compartida por redes sociales o correo electrónico, es un fichero de extensión .atm que al abrirlo se iniciara la aplicación automáticamente.
2) Enfocar con el equipo móvil u ordenador a través de la cámara los marcadores relacionados con la escena anteriormente descargada. 3) Empezar a visualizar la escena con modelos 3D en realidad aumentada,
explorando ángulos, vistas y distancias.
5.3 EQUIPO TRIMBLE V10
28 con precisión, imágenes panorámicas digitales de 360 grados para la documentación visual y medición eficaz del entorno. (TRIMBLE, 2013)
Ilustración 12 Sistema para la adquisición de imágenes Trimble V10 Fuente: Adaptación (TRIMBLE, 2013)
5.3.1 SISTEMA DE CÁMARA
El Trimble V10 Imaging Rover posee un sistema de cámaras integrada el cual capta con precisión imágenes panorámicas digitales 360º como se ve en la Ilustración 13, que se utilizan para, documentar visualmente, y medir el ambiente circundante (WARISA, 2015).
12 cámaras calibradas 60 MP 360º panorama
Captura secuencial de imágenes Sensores de inclinación
Brújula magnética
Girómetros y Acelerómetros5
Almacenamiento de datos, puerto USB Probado a 2m, por caída.
Protección IP 546
5 Un girómetro es un sensor que registra movimientos rotacionales y mide su velocidad angular y el
acelerómetro cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones.
29
Ilustración 13 Sistema de cámaras.
Fuente: Adaptación (WARISA, 2015)
Ilustración 14 Vista transversal del sistema de las cámaras
Fuente: Adaptación: (WARISA, 2015)
30
5.3.2 TRIMBLE ACCESS
Es el software de campo, ejecutado por la Trimble Tablet PC, el cual permite:
Transmisión de vídeo
Capturar y almacenar panoramas simultáneamente con puntos o independientes.
Imágenes en miniatura de los panoramas Panoramas de revisión (WARISA, 2015)
Trimble Access ofrece flujos de trabajo modernizados opcionales para guía a los equipos en proyectos comunes y mejorar la uniformidad de los datos. Estos módulos especializados agilizan y facilitan la captura de datos, y permiten que los equipos se concentren completamente en los resultados, y no en los comandos de software, para cada tarea que se ejecuta.
5.3.3 TRIMBLE R10 GNSS
Este sensor de posicionamiento GNSS7 (Ver Ilustración 15), rastreo avanzado de satélites con la tecnología de receptor Trimble 360, garantiza una captura de datos más rápida y fácil independientemente del tipo de trabajo o del entorno. Permite una medición rápida y precisa con compensación completa del ángulo de inclinación.
Ilustración 15 Trimble R10 GNSS
Fuente: (TRIMBLE, 2013)
5.3.4 TRIMBLE TABLET PC
La tableta PC de Trimble es un controlador8(Ver Ilustración 16) combinada con el software de campo Trimble Access, con el sistema de navegación GPS
7 (GNSS) sistema pasivo de navegación basado en satélites que proporcionan un marco de referencia espacio-temporal con cobertura global, independiente de las condiciones atmosféricas, de forma continua en cualquier lugar de la Tierra, y disponible para cualquier número de usuarios.
31 incorporado, además puede geoetiquetar9 cada fotografía para registrar con precisión la ubicación de cada imagen sin pasos adicionales (TRIMBLE, 2012).
Ilustración 16 Trimble Tablet PC Fuente: (Geotronics, 2012)
Cada uno de estos productos se integra (Ver Ilustración 17) como un todo y constituye una solución cohesiva que permite que el flujo de datos sea adecuado, desde la captura de los datos en campo a su procesamiento en oficina.
Ilustración 17 Integración de: 1 Trimble R10 GNSS, 2 Trimble V10, 3 Trimble Tablet PC
Fuente: Adaptación (WARISA, 2015)
5.3.4 TRIMBLE BUSINESS CENTER
En la oficina, se hace uso del software Trimble Business Center para ver las imágenes panorámicas, medir puntos fotogramétricos y crear productos finales geoespaciales completos basados en imágenes para su posterior procesamiento, el cual permite:
9 Geoetiquetar: agregar información geográfica en los metadatos de archivos de imágenes, vídeos, sonido, sitios web,
32 Ajustar la red de panoramas
Medir puntos de fotos
Opinión panorámica con superposición de datos Panoramas de exportación (jpg, HTML, 5) Entregables de exportación (CAD, GIS)
5.4 SOFTWARE SKETCHUP
Es un software de modelación en 3D basado en en caras, usado en arquitectura, ingeniería, diseño industrial, Sistema de información Geográfico, video juegos entre otros. Fue desarrollado inicialmente por @Last Software, posteriormente fue comprado por Google en el año 2006, Google aseguraba que su interés por este software estaba dado por que querer mejorar el software Google Earth. En el año 2012 Sketchup fue adquirido por Trimble y ha permanecido así hasta la actualidad (Ecured, 2015). Se usara una versión gratuita para estudiantes universitarios, la cual tiene una caducidad de 3 años con todas las funciones.
El software es muy intuitivo, trazando una delgada línea entre el diseño y la diversión, es muy sencillo de entender el cual está diseñado para que todas sus herramientas sean fáciles de manejar (Ver Ilustración 18), pero de calidad gráficas.
Ilustración 18, Interfaz Sketchup. Fuente: Propia
5.4.1 CARACTERÍSTICAS
33 Empujar/Tirar: Herramienta para esculpir modelos 3D halando o tirando
de entidades geométricas.
Añadir Geolocalización: Añade una geolocalización al modelo y recopila información sobre los alrededores del lugar.
Situar cámara: Permite la colocación de una cámara emulando una posición humana.
Caminar: A partir de la colocación de una cámara, permite explorar el modelo 3D como si se caminara alrededor de este o dentro del mismo. 3D WareHouse: Permite descargar modelos desarrollados por otros
usuarios y compartir los modelos creados de forma autónoma.
Importar: Sketchup permite importar un gran número de tipos de archivos entre los cuales están:
Archivos de AutoCAD (.dwg, .dxf)
Archivos 3DS (.3ds)
Archivos COLLADA (.dae)
DEM (.dem, .ddf)
Archivos IFC (.ifc, .ifcZIP)
Archivos Google Earth (.kmz)
Imágenes JPEG (.jpg)
Archivos PNG (.png)
Photoshop (.psd)
Archivos TIFF (.tif)
Archivos Targa (.tga)
Mapa de bits de Windows (.bmp)
Exportar: Desde Sketchup es posible exportar en dos métodos diferentes (Refiriendo únicamente a modelos 3D e imágenes), Modelos 3D y Gráficos 2D. En cuanto a modelos 3D, que es el método de exportación sobre el cual se trabajara, tenemos:
Archivo 3DS (.3ds)
Archivo DWG de AutoCAD (.dwg)
Archivo DXF de AutoCAD (.dxf)
Archivo FBX (.fbx)
Archivo de Google Earth (.kmz)
Archivo OBJ (.obj)
Archivo VRML (.wrl)
34 5.5 SOFTWARE AGISOFT PHOTOSCAN
Agisoft Photoscan es un producto del desarrollo de software independiente que realiza el procesamiento fotogramétrico de imágenes digitales y genera datos espaciales 3D para ser utilizado en aplicaciones de SIG, documentación patrimonio cultural, y la producción de efectos visuales, así como para mediciones indirectas de objetos de diferentes escalas (Agisoft, 2014).
En este software se pueden generar polígonos con textura, ortomosaicos georreferenciados y modelos digitales de terreno. Este software permite un procesamiento ágil, llegando a precisiones de 1mm en fotografía de corto alcance (Agisoft, 2014).
El flujo de trabajo y la interfaz de Agisoft Photoscan son muy sencillos (Ver Ilustración 19), de forma tal que una persona no especializada puede usar el software, el cual también maneja una serie de precisiones necesarias para un análisis fotogramétrico, generando informes detallados del proceso.
Ilustración 19. Interfaz Agisoft Photoscan. Fuente: Propia
5.5.2 CARACTERÍSTICAS
Dentro de las capacidades que tiene el software Agisoft Photoscan encontramos:
Triangulación para fotografías aéreas y para fotografías de corto alcance.
Generación de nubes de puntos densas y clasificación de las mismas. Verdadero ortomosaico y generación de Modelo Digital de Terreno y
Modelo Digital de Superficie.
Georreferenciación usando registro de vuelo. Barras de escala de soporte.
35 Entre otras características que hacen de este software una opción de procesamiento de imágenes para generación de modelos digitales en 3D.
El fotorealismo que ofrece el software Agisoft Photoscan, lo convierte en una opción para la generación de modelos 3D, ya que más allá del modelo, se encuentra la estética de un producto final, ya que lo que se desea presentar es un modelo preciso, muy detallado y bien terminado visualmente.
Agisoft Photoscan es una herramienta de calidad para resolver las tareas de fachadas y modelado de edificios. Agisoft Photoscan se puede utilizar para obtener fotografías ortorectificadas de fachadas o reconstrucciones de edificios enteros, que se pueden emplear para la creación de visitas virtuales o exhibirlas como modelos ilustrativos de gran escala cultural patrimonial en el entorno de un museo. Los modelos 3D de los monumentos parcialmente en ruinas y artefactos generados con Agisoft Photoscan presente son base fiable para la restauración, gracias a que presenta una precisión excepcional de la reconstrucción (Agisoft, 2014).
5.6 SOFTWARE 123D CATCH
Es un software libre desarrollado por Autodesk para la generación de modelos en 3D a partir de fotografías tomadas de diferentes ángulos alrededor del objeto a digitalizar (Noursalehi, 2012).
El software puede ser soportado en dispositivos móviles, puede tener un sistema operativo Android o iOS, está disponible en Google Play (Google, 2014) y AppStore (Apple Inc, 2014). Este software es funcional solo con fotogrametría terrestre de corto alcance, está diseñado para realizar modelos de pequeña y mediana escala.
La sencillez de esta aplicación en cuanto a la metodología de trabajo, una interfaz muy simple (Ver Ilustración 20) y un proceso automatizado que requiere pocos pasos, hace muy eficaz y rápida en muchas aplicaciones, no solo para ingeniería.
36 Ilustración 20, Interfaz 123D Catch.
Fuente: Propia
5.7 SOFTWARE 3DS MAX
Es un software en el cual es posible realizar cualquier objeto en 3 dimensiones, desde el más simple hasta el más complejo y fantasioso objeto que se deseé, para después representarlo en formato de imágenes, o en formato de animación ya sea como una secuencia de imágenes o en formato de video, además permite la creación de efectos visuales, creación de gráficos para video juegos, se puede decir que cualquier cosa que imagine se puede realizar con 3Ds MAX, la única restricción para hacer cualquier cosa es la de conocer a fondo el programa y sus diferentes características, así como la creatividad que cada persona posea, para poder desarrollar aquellos elementos de carácter irreal , así como la de tratar de emular elementos de la vida real (Alvarez Mendoza, Evaristo; Rivera Sanchez, Victor Manuel; Ruiz Arellano, Jaime, 2012).
37 Los requerimientos mínimos de este software fueron altos, se debió tener una tarjeta graficadora que permita la visualización y la modelación de cualquier tipo de datos.
5.7.1. CARACTERÍSTICAS
Como en la mayoría de los software, 3Ds MAX tiene unas serie de menús y de herramientas que se explicara de manera general, la inter relación de este software con muchos otros a través de sus funciones Importar/ Exportar permite relacionar modelos generados en otros software, buscando la mejora en cuanto a detalles y ruido. Se puede apreciar en la Ilustración 21 el área de trabajo que tiene 3Ds MAX donde sus vitas, que pueden ser modificables, presentan por lo general una vista superior, una frontal, una de izquierda y una vista de perspectiva del modelo que se esté trabajando.
Ilustración 21, Interfaz de 3Ds MAX. Fuente Propia
El software permite importar archivos desde desde las siguientes extensiones:
Autodesk (*.fbx)
3D Studio Mesh (*.3ds,*.prj)
Adobe Ilustrator (*.ai)
Autodesk Packet File (*.apf)
Autodesk Collada (*.dae)
LandXML/DEM/DDf/ (*.dem *.xml *.ddf)
AutoCAD Drawing (*.dwg *.dxf)
OBJ Importer (*.obj)
3D Studio Shape (*.shp)
Google Sketchup (*.skp)
38
Autodesk (*.fbx)
3D Studio Mesh (*.3ds,*.prj)
Adobe Ilustrator (*.ai)
Autodesk Packet File (*.apf)
Autodesk Collada (*.dae)
LandXML/DEM/DDf/ (*.dem *.xml *.ddf)
AutoCAD Drawing (*.dwg *.dxf)
OBJ Importer (*.obj)
3D Studio Shape (*.shp)
Acis SAT (*.sat)
VRML 97 (*.wrl)
5.8 MONUMENTO GONZALO JIMÉNEZ DE QUESADA
La escultura de Jiménez de Quesada, está localizada en la Plaza del Colegio Mayor del Rosario, en el centro de Bogotá, considerado una de las instituciones educativas más importantes de la ciudad.
Es una escultura individual, fundida en bronce, con una base circular que hace parte integral de la obra que contrasta con la forma hexagonal del pedestal que la soporta.
De carácter conmemorativo, esta es una escultura del genero retrato que —de acuerdo a las inscripciones del pedestal- identifica al personaje como el fundador de Santa Fe de Bogotá.
Este tipo de escultura de personaje, histórica y conmemorativa, representa los rasgos que caracterizan la identidad personal ajustándolos a las exigencias de la iconografía aceptada y difundida en las diferentes imágenes del Conquistador, al mismo tiempo que le da un carácter poderoso y alegórico.
Por otra parte, la capa larga que cubre la espalda y enmarca la parte anterior del cuerpo, ayuda a subrayar la verticalidad de la figura, remarcada además por la posición elevada del brazo derecho y de la espada que marcan una línea paralela al cuerpo del Conquistador. Esta verticalidad se compensa o se equilibra con la posición flexionada y retrocedida de la pierna izquierda, 'relajando' la firmeza de la acción.
La estilización del cuerpo del Conquistador se acentúa por la elevación de la espada causando la sensación de continuar o alargar la figura, engrandeciendo aún más al personaje. Esto se evidencia en la observación lateral de la figura a contra luz, donde la silueta se funde en una línea vertical continua desde la punta de la empuñadura de la espada hasta los pies del personaje.
39 contribuye a generar una expresión creíble, apoyada por un cuidadoso tratamiento del vestuario y de sus detalles tales como pliegues, texturas, ornamentos y la fidelidad en la presentación de los atuendos originales, dando buena cuenta de las costumbres de vestido de las épocas de la Conquista y la Colonización.
5.8.1 ELEMENTOS
El monumento en homenaje a Gonzalo Jiménez de Quesada está compuesto de tres elementos (Ver Ilustración 22) que son: basamento, pedestal y escultura (Rodriguez, 2011).
Basamento (Rodriguez, 2011): La forma del primero, generada por la intersección de dos cuadrados conformando una estrella de ocho puntas y doce caras verticales o dodecaedro a modo de plataforma y que en la superficie superior presenta una reja metálica en forma reticular. Elaborado en mampostería enchapada con placas de piedra arenisca, llamada piedra bogotana, en diferentes espesores de acuerdo con la función que cumplen.
Pedestal (Rodriguez, 2011): El segundo elemento lo constituye un pedestal hexagonal, en sentido rectangular vertical y un remate a modo de cornisa corrida, divididas por molduras. En la fachada norte y occidental presenta empotradas una placa de bronce con relieves, en los cuales se encuentran textos alusivos al personaje, en la fachada oriental se observan huellas de la existencia de otras posibles placas.
40
Ilustración 22 Estatua en honor a Gonzalo Jiménez de Quesada
Fuente: (David Gonzalez)
5.8.2 ESTADO DE CONSERVACIÓN.
En el caso del basamento, los deterioros de mayor relevancia son:
La base se encuentra en regular estado, ya que está afectada por la intervención de grafitis, polvo y suciedad acumulada.
El piso de la base está totalmente manchado por acumulación de polvo y suciedad. También presenta manchas de grasa y pintura de diferente color así como excremento de aves.
Observan grafitis de color rojo y negro, siendo más evidentes en la base del pedestal. - Presencia de material biológico (musgo) en las zonas de las molduras y en general la de la cornisa.
La base en forma de estrella presenta faltantes de ladrillos y de piedra.
41 En el caso del pedestal está cubierto por una capa de polvo y suciedad, con mayor acumulación sobre las molduras de la cornisa, produciendo visualmente una mancha de color negro.
Grafitis sobre todas las caras.
La escultura: Los deterioros identificados en la escultura son:
Incrustaciones como depósitos de materia extraña (suciedad, restos de materia orgánica etc.) cementada en las superficies
Acumulación en forma de costras y chorreones de color blanco, producidos por el excremento de palomas sobre cabeza, rostro, hombros y pecho.
Toda la superficie de la escultura, está cubierta por un velo de color pardo, producido por acumulación de hollín.
Se observan manchas y chorreones, debido al recorrido del agua lluvia, unido al polvo, suciedad y demás agentes contaminantes.
6 METODOLOGÍA
La metodología a implementar se dividió en etapas, permitiendo acotar el desarrollo de los objetivos establecidos.
Inicialmente se realizó una revisión bibliográfica de diversos tipos de documentación, dentro de las cuales se encontró, Tesis de pregrado y doctoral, Sitios Web, Artículos de revista científica, entre otros.
6.1 FASE I: Toma de datos y postproceso
Toma de datos: Se tomaron los datos en campo del monumento de Gonzalo Jiménez de Quesada, evaluando producto final, agilidad de proceso, precisión de los modelos, entre otros factores emergentes durante el desarrollo de las fases posteriores.
Los equipos que se usaron para la toma de los datos fueron:
42
Postproceso: Los datos capturados con el equipo Trimble V10 imaging Rover fueron postprocesados en el software Trimble Business Center con la finalidad de poder ser exportados y poder manipular y procesar estos mismos datos sobre otros el software Trimble Sketchup.
6.2 FASE II: Selección de software y modelación
La selección del software a trabajar se dio a partir del análisis de la documentación, identificando los software que fuesen afines con el desarrollo de los objetivos y que cumplieran con algunas características mínimas.
Lo anterior llevo a una selección de los siguientes software:
Trimble Sketchup (Modelación) 123D Catch (Modelación)
Meshmixer (Mejoramiento de Modelo) Agisoft Photoscan (Modelación)
3DS Max (Modelación y Animación)
Los datos capturados con la Trimble V10 y procesados con métodos alternativos se seleccionaron y fueron procesados en los siguientes softwares:
o El primer software de generación de modelo fue 123d Catch, el cual genero modelos digitales a partir de fotografías de forma automática, este proceso se realiza cuando el software sube las fotografías a una nube de datos vía internet, desde la nube se descarga un modelo digital en 3D que por lo general presenta algo de ruido que se debe corregir. Esta corrección se realizó en una extensión de Autodesk llamada Meshmixer.
43 6.3 FASE III: Mejora de Modelos
Se realizó una edición de cada uno de los modelos permitiendo una mejor visualización del mismo
En el software 3DS Max se realizó una mejora en geometría del modelo exportado desde Trimble Sketchup
En el software Meshmixer se realizó una eliminación de ruido del modelo generado por 123D Catch, además de una complementación de la malla del mismo.
En el software Agisoft se realizó una densificación de puntos y un mallado, para luego realizar eliminación de ruido.
6.3 FASE IV: Aplicación de Realidad Aumentada
La selección del software a trabajar se dio por la facilidad de accesibilidad por sus aplicaciones en red, la estandarización de los marcadores y el uso de múltiples plataformas para interactuar
Lo anterior llevo a una selección del software Aumentaty:
Aumentaty Author ( Creación de Contenido en Realidad Aumentada y visualización en ordenadores)
Aumentaty Viewer (Visualización de Realidad Aumentada en mobiles)
Los modelos desarrollados en la FASE III fueron inmersos en una escena de realidad aumentada, esto se dio a cada uno de los modelos 3D generados, con la finalidad de que esta tecnología sea usada e implementada dentro del proyecto, para la mejora del análisis visual de los procesos obtenidos anteriormente, por medio de los siguientes procesos:
Identificación de la escena: Se seleccionó cada modelo generado por cada software en la FASE III
Sumatoria del entorno real y el entorno virtual: A cada modelo se le sumo el entorno virtual, por sistema de reconocimiento de marcas o formas.
44 6.4 FASE V: Análisis de Resultados
Se debieron evaluar cada uno los modelos 3D a partir de factores como la precisión, la estética, facilidad de proceso de composición, entre otros factores.
45 7 DIAGRAMA DE FLUJO
Toma de datos con Trimble V10 Imaging
Rover
Selección de fotográfias tomadas con el equipo Trimble
V10 Post-procesoTrimble Business Center Importación a software 123D Catch Importación a software Agisoft Exportar Trimble Sketchup Modelación de datos
Modelo 3D en Trimble Sketchup
Exportar Exportar
Importar en el sotware Aumentaty Author
Primer modelo 3D en Realidad Aumentada
Autodesk 3Ds MAX
Modelación de datos
Exportar
Importar en el software Aumentary Author Generación de
escena de Ralidad Aumentada
Generación de escena de Ralidad
Aumentada
Segundo modelo 3D en Realidad Aumentada
Modelación de datos
Modelo 3D en 123D Catch Exportar Autodesk MeshMixer Modelación y eliminación de ruido Exportar
Importar en el sotware Aumentaty Author
Generación de escena de Ralidad
Aumentada
Segundo modelo 3D en Realidad Aumentada
Modelación de datos
Modelo 3D en Agisoft PhotoScan
Modelo 3D en Agisoft PhotoScan
Importar en el sotware Aumentaty Author
Generación de escena de Ralidad
Aumentada
Segundo modelo 3D en Realidad Aumentada
Comparación y Análisis de Modelos 3D
46 8 TOMA DE DATOS CON EL EQUIPO TRIMBLE V10 IMAGING ROVER.
La toma de datos en campo, fue un proceso sencillo por las características con que cuenta el equipo Trimble V10 Imaging Rover y su facilidad de ser operado por una sola persona.
En la siguiente ilustración (Ilustración 23) se puede contemplar el traslapo entre fotografías y la composición de imágenes tomadas formando un ―iglú‖ por cada estación realizada con el equipo Trimble V10 Imaging Rover dentro del software Trimble Sketchup
Ilustración 23, Conformación de "iglú" de imágenes tomadas por el equipo Trimble V10 Imaging Rover dentro del software Trimble Sketchup.
Fuente: Propia
47 plazoleta frente a la Universidad Del Rosario como se contempla en la siguiente Ilustración 24, en la cual el área de color rojo es el lugar donde se encuentra el monumento y se puede ver como es rodeado por la estaciones de tomas de datos con el equipo Trimble V10 Imaging Rover, tomando la imagen del software Trimble Skekchup.
Ilustración 24, Distribución de las estaciones de toma de datos. Fuente: Propia
La distribución contemplada en la ilustración anterior (Ilustración 24) se basó en el criterio del operador del equipo, ya que el operador puede ver el traslape existente entre la estaciones de toma de datos por medio de la Trimble Tablet PC, ver Ilustración 16, también es criterio del operador decidir la distancia entre el objeto a levantar y la estación de toma de datos.
9. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN EN CADA UNO DE LOS SOFTWARE
48 9.1 PROCESAMIENTO EN EL SOFTWARE TRIMBLE BUSINESS CENTER.
Trimble Business Center es el software desarrollado por Trimble para prestar solucion y postproceso a los datos tomados con los equipos topograficos y GNSS desarrollados y distribuidos por ellos mismos.
Dentro de este software, en plataforma Windows se pueden encontrar las caracteristicas normales, en cuanto a comando de exploracion de archivos, edicion y ver. El primer paso en el desarrollo de una actividad dentro de este software es crear un proyecto nuevo, este proceso es posible de forma muy sencilla ya que esta opcion de creacion de nuevo proyecto se encuentra en la pantalla de inicio de Trimble Business Center como se ve en la siguiente ilustracion (Ilustracion 25.)
Ilustración 25, Creación de nuevo proyecto en Trimble Business Center. Fuente: Propia
49 previamente cargados como se muestra en la siguiente ilustración (Ilustración 26.).
Ilustración 26, Ventana emergente para cambio de Sistema de Coordenadas en el Software Trimble Business Center.
Fuente: Propia
Al realizar la descarga de los datos desde el equipo Trimble V10 Imaging Rover a un computador se generaron varios archivos, un archivo de extensión .job, un archivo .jxl y las fotografías bajo la extensión .jpg.
50 Ilustración 27, Plano de relación y corrección diferencial de la Base Trimble R10 con el equipo
Trimble V10 Imaging Rover en cada estación de toma de datos. Fuente: Propia
Dentro del software fue posible analizar los campos visuales de cada fotografía y ver la zona de convergencia de las imágenes, lo cual permitió evaluar de forma sencilla y visual la calidad de los datos tomados. La toma se realizó de forma circular en rededor del monumento, por lo cual el punto de convergencia de las imágenes debe estar centrado a la posición de las estaciones de toma de datos como se puede ver en la siguiente ilustración (Ilustración 28.)
Ilustración 28, Vista de planta de los marcos de las fotografías tomadas en las diferente estaciones.
51 Al realizar la integración de los datos presentados anteriormente, con las fotografías, se generó un espacio más realista, se pudo analizar de forma parcial la ubicación de las estaciones de toma de datos sobre poniendo, estas con las fotografías como se observa en la siguiente ilustración (Ilustración 29.). Esta visualización fue simulada desde cada una de las estaciones de toma de datos, siendo posible una interacción a 360°.
Ilustración 29, Unión de fotografías con las estaciones de toma de datos. Fuente: Propia
9.1.1 ERROR DE LA ESTACIÓN EN LA TOMA DE DATOS
52 Ilustración 30, Estaciones de toma de datos.
Fuente: Propia
9.1.2 OPCIONES DE CONFIGURACIÓN DE AJUSTE PARA LAS ESTACIONES
Realizada la corrección de las estaciones de toma de datos, se debió realizar el ajuste de las estaciones, para lo cual el software cuenta con varias opciones de configuración de ajuste para las estaciones de fotogrametría terrestre, para realizar esta tarea, las opciones son:
-VALORES DE SENSOR BRUTOS: Este tipo de configuración especificado por defecto, cuando se importan los datos de estaciones terrestres a un proyecto. Los valores de sensor brutos definen los valores de posición, inclinación y orientación de la estación.
-SOLO ACIMUT: Este tipo de configuración ajusta el valor de orientación de la estación. Son necesarias observaciones de al menos dos puntos de paso para realizar un ajuste.
-ORIENTACIÓN COMPLETA: Este tipo de configuración ajusta los valores de orientación y de la inclinación. Son necesarias observaciones de al menos seis puntos de paso para realizar el ajuste.
53 De manera automática el software Trimble Business Center intento encontrar puntos de paso para los grupos seleccionados de estaciones de toma de datos. Si las estaciones de toma de datos están a una gran distancia una de otra es posible que el usuario deba encontrar algunos puntos de paso de manera manual. (Trimble Geospatial, 2013)
En nuestro proyecto se aplicó el último tipo de configuración de ajuste que es la Trisección Estándar, se complementan con puntos manuales, como se muestra en la siguiente ilustración (Ilustración 31.). Se identificaron puntos que visualmente eran sencillos de identificar, vértices constructivos que ofrezcan precisión como complemento del proceso automatizado.
Ilustración 31, Ubicación manual de puntos de paso. Fuente: Propia
De manera continua se estableció el proceso automatizado para que se generen múltiples puntos de paso, para ajustar la orientación, ubicación y posición de las estaciones de toma de datos.
54 Ilustración 32, Puntuación de ajuste en Trimble Business Center.
Fuente: Propia
1. La redundancia de los datos se presentó debido a la forma de tomar los datos, ya que varias de las fotografías se orientan a la misma zona del monumento de Gonzalo Jiménez de Quesada y de la plazoleta, los datos presentan una redundancia de 40 %, lo cual puede ser funcional en el momento de la modelación y de identificar distancias del monumento.
2. La geometría presenta una buena distribución, llevándolo a porcentaje representa un 100 %, lo cual es más que aceptable.
55 Ilustración 33, Distribución de puntos de paso en vista planta.
Fuente: Propia
Ilustración 34, Distribución de puntos de paso en vista isométrica. Fuente: Propia
56 Ilustración 35, Nube de puntos de paso generados.
Fuente: Propia
Todos los puntos no fueron funcionales para el proyecto para lo cual se realizó una delimitación y como guía se tomaron las estaciones de toma de datos así como se muestra en la siguiente ilustración (Ilustración 36).
