Generar modelos 3d por fotogrametría

¡Hola a todos! No os voy a soltar un rollo introductorio sobre el post que voy a escribir, directamente al grano, hoy os quiero hablar sobre la fotogrametría y mi experiencia con ella.

Para los que no sabéis que es, deciros que la fotogrametría es la técnica mediante la cual se generan modelos 3d a partir de fotografías. ¿A que suena chulo? Pues la verdad es que lo es.

Modelo 3d Sagrada Familia - Fotogrametría

Modelo 3d de la Sagrada Familia obtenido mediante fotogrametría

Aunque no todo es tan fácil como parece… No es simplemente cojo mi cámara fotográfica hago unas cuantas fotos y ya tengo mi modelo 3d. Me temo que desgraciadamente no es así, tiene bastante miga y os voy a intentar explicar un poco el proceso en esta entrada.

Ya sabía de la existencia de esta técnica desde hacía tiempo, pero nunca había experimentado con ella. Como últimamente me estoy interesando mucho por la arqueología, restauración virtual y virtualización del patrimonio, mirando foros y leyendo blogs vi que la fotogrametría cuenta con un lugar destacado para desarrollar estas materias. Tampoco tenía una base sólida para empezar a experimentar con esta técnica y decidí apuntarme a un curso que tenía muy buena pinta.

Curso de fotogrametría

Hago un inciso. Para quien le interese, el curso es: Introducción a la fotogrametría digital y su uso en Patrimonio. Impartido por la Universidad de Burgos de forma online. Ha durado tres semanas, lo suficiente para aprender las bases de la fotogrametría, softwares a usar para generar modelos, modificarlos, texturizarlos y que me pique el gusanillo para querer aprender más.

Video presentación del curso

A parte de un poco de historia de esta técnica, hemos visto como hacer la captura de datos, los softwares para trabajar las fotos, en concreto 123dcath y Photoscan (ya hablaremos de ellos en otra entrada que si no me lio…), trabajar los modelos con Meshlab y Blender, texturizado y difusión vía web y pdf3d.

Así a groso modo este ha sido el temario, a mi parecer muy completo para ser un curso relativamente corto y como ya he dicho antes, te deja con ganas de mucho más.

Mi experiencia

Retomando el hilo del post y siguiendo un poco el temario del curso. Para mí el punto clave está en una correcta toma de fotos. También me parece lo más complicado. Hay muchos parámetros que hay que tener en cuenta para hacer una buena sesión fotográfica. Condiciones de luz, configuración de la cámara, una buena estrategia para no dejarte ninguna zona de sombra, alineación de los astros… Muchas cosas que pueden llevar al traste la captura de datos.

Aunque se recomienda una cámara tipo Reflex, se puede hacer con cualquier tipo de cámara, móviles incluido. Aunque claro cuanto mejor sea, mejor será el modelo. Como no tengo una buena he tirado de mi vieja cámara digital (inseparable compañera) para hacer el curso.

Empecé fotografiando una Virgen inmaculada africana preciosa que estaba en proceso de policromía. Si a alguno le gusta podéis comprarla desde esta página de imaginería religiosa en la sección de tienda.

Virgen Africana Original

Virgen Africana Original de escayola en proceso de policromía

Virgen Africana original - Detalle de la cara

Modelo Virgen de África original – Detalle de la cara

Una vez que se ha fotografiado la escultura (o edificio, yacimiento…) desde todos sus ángulos, asegurándonos que no nos dejamos nada sin fotografiar, hay que subir las fotos a un programa que trabaja en la nube, en este caso era el 123dcatch de la casa autodesk. Ya en la nube, él solito se encarga de generar el modelo 3d y aplicarle la textura de las fotos.

Mis primeros intentos dejaron bastante que desear como veis en las fotos.

Modelo 3d 123dcatch mal - Izquierda

Modelo obtenido por fotogrametría de la Virgen de África

Modelo 3d 123dcatch mal - Frente

Vista de frente del modelo 3d en 123d Catch

Modelo 3d 123dcatch mal - Derecha

Modelo 3d visto desde la derecha

Para el segundo cambie configuraciones en la cámara y el modelo 3d mejoró bastante.

 Virgen de africa 3d 123d catch - Detalle cara

Detalle de la cara del modelo 3d.

Virgen de africa 3d 123d catch - Cuerpo entero

Modelo 3d Virgen de África. Cuerpo entero

Por la falta de tiempo, debido al trabajo, no he podido intentar hacer cosas un poco más serias y mucho más curradas pero aún así hice un tercer intento. En mi barrio hay un busto de Valle-Inclán que lo veo muy a menudo y siempre pienso que me gustaría escanearlo. Así que aproveche la ocasión y le hice unas cuantas fotos para ver que tal me salía por fotogrametría.

Busto Valle-Inclan - Vista Izquierda

Busto original de Valle-Inclán visto desde de la izquierda.

Busto original de Valle Inclan

Busto original de Valle-Inclán visto desde de la derecha.

Para montar este modelo en 3d usé otro programa que nos enseñaron: Photoscan. Se basa en los mismos principios que 123dcacth pero el control que se tiene sobre la generación del modelo es mucho mayor con lo que se consiguen mejores resultados. También hay que decir que este programa es de pago y el otro es libre.

Ni las condiciones de luz eran las mejores, ni la cámara la ideal y había zonas donde no llegaba a fotografiar. Monte las fotos en el programa y me genero el modelo 3d con su textura.

Modelo 3d Busto Valle-Inclan - Photoscan

Modelo 3d obtenido por fotogrametría del Busto de Valle-Inclán

Creo que la textura quedo bastante bien, pero no así la geometría del modelo que me salió con mucho ruido. Pero claro las texturas lo esconden todo.

El siguiente paso fue aprender un poco de Meshlab (también libre), suavizado, escala, reducción de polígonos… Estas operaciones hacen que el modelo tenga un mejor aspecto y se pueda trabajar mejor en otros softwares como Blender.

Blender es otro software libre que nos permite hacer infinidad de cosas con el modelo. Desde luego no vimos todas, tan solo rasgamos un poco la superficie del programa, pero aprendimos lo básico para poder realizar renderizados fotorrealisticos,  arreglar texturas y esculpir sobre la malla 3d.

Render Busto Valle-Inclán

Renderizado fotorrealista del Busto

Y como no nos podemos quedar con solo el modelo 3d, sino que una de las cosas importantes es su difusión nos enseñaron a subirlo a la plataforma Sketchfab para que se pueda visualizar en la web. Y también aprendimos a crear pdfs en 3d de buena calidad. Puedes ver el pdf pinchando aquí. Para poder verlo en 3d teneís que descargarlo y abrirlo con Acrobat Reader.

Modelo 3d de Sketchfab

A grandes rasgos y muy resumido, he intentado explicar lo que hemos hecho y aprendido en el curso. Me queda mucho que aprender sobre esta técnica pero en ello estoy…

Conclusiones

La fotogrametría abre un sin fin de posibilidades, poder generar modelos 3d a partir de fotografías de una forma rápida y económica, hace que sea una técnica al alcance de todos y que puede aplicarse a muchos sectores como arquitectura, arqueología, patrimonio…

Para poder llevar a cabo un levantamiento en 3d, será necesario siempre estudiar cual es el mejor método dependiendo de los resultados que queramos obtener. Así algunas veces será mejor usar la fotogrametría, otras un escáner láser de largo alcance y otras un escáner 3d de luz estructurada.

A partir de modelos realizados por fotogrametría de baja poligonización, es posible realizar levantamientos virtuales de zonas arqueológicas, visitas virtuales a lugares que ya no existen e incluso reconstrucciones de objetos a partir de restos. Otra cosa a resaltar es la calidad de las texturas obtenidas con esta técnica. Siempre que el fin lo permita, se puede trabajar con modelos con pocos polígonos pero con una textura realista.

En definitiva, creo que es una técnica que dará mucho que hablar en el futuro (aunque ya lo hace) y que será indispensable en muchos sectores.

Espero que os haya entretenido y no me haya salido demasiado largo si teneis alguna duda preguntar en comentarios.

¡Hasta otra!

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6 Comments

  1. juan carlos

    buen dia hoyen dia 123D catch no es libre para mi pc sabes de algun programa similar que tenga un excelente trabajo en 3D?

    • Luis GP

      Hola Juan Carlos,

      Puedes probar el Remake, que es de la casa Autodesk también. Si no libre tienes el Python Photogrammetry Toolbox del equipo Arc-Team y combinarlo con el Meshlab y Blender para el manejo de mallas.

      ¡Suerte y comenta como te fue!

      • Hola estoy utilizando el Remake, muy bueno, estoy tomando fotos a objetos pequeños pero la gran pregunta que me hago es como escalarlo a tamaño real del objeto en el Blender ya que el tamaño del objeto en la fotogrametria varia de acuerdo a los lentes que se utilizan en la camara.

        • Luis GP

          Hola Juan Carlos, para escalarlo en Blender debes hacer los siguiente:

          – Importa el archivo obj/stl a blender

          – Cuando lo veas en el espacio de trabajo pulsa la tecla N y te aparecerá un menú a la derecha de la pantalla, arriba del todo tienes las opciones de localización, escala, rotación…

          Espero que te sirva!

          Saludos

  2. Augusto

    Hola hay algún programa free para Generar modelos 3d por fotogrametría? cuales y si saben de donde podría aprender a usarlo gracias uso blender

    • Luis GP

      Hola Augusto, gratuito que yo conozca tienes el Autodesk Remake (la última vez que lo use era gratuito por lo menos) y el ppt de arcteam pero es bastante engorroso instalarlo. Para aprender a usarlo tienes diferentes tutoriales en la web aunque el Remake es bastante intuitivo.

      Un saludo

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