'Nube de puntos' de Las tres Gracias de Antonio Canova © Factum Foundation
La fotogrametría es una técnica de registro 3D, que se sirve de imágenes de 2D para crear un modelo en 3D, de una superficie u objeto. Consiste en realizar cientos de fotografías solapadas de un objeto, tomadas desde muchos ángulos distintos, que se procesan con ayuda de un software especializado, como por ejemplo RealityCapture (RC), o Agisoft PhotoScan. El modelo 3D digital se puede usar para estudio o producirse como un modelo creado por impresión 3D o mediante fresado CNC.
La fotogrametría es una tecnología fundamentalmente democrática; cualquiera con una cámara en el teléfono y un software de fotogrametría de acceso libre puede realizarla. De todas maneras, para producir el tipo de modelos 3D de alta resolución que capturan de manera precisa las geometría y detalle de superficie de un objeto, es necesario tener gran experiencia y habilidad, tanto en el registro de datos, como en su procesado. En general, cuanto mejores sean el sensor y la capacidad de resolución de la lente, mejores serán los datos registrados. La habilidad del operador, la calidad y número de imágenes capturadas y la distancia entre el sensor de la cámara la superficie del objeto, también juegan un papel importante para determinar la resolución y detalle de los datos 3D. En condiciones ideales, la fotogrametría puede registrar datos de 3D de una superficie con una resolución de 100 micras, equivalente a otros sistemas de registro 3D disponibles hoy día.
Factum Foundation usa habitualmente la fotogrametría - a veces en combinación con luz-blanca o datos LiDAR - para producir modelos 3D de obras de arte, geométricamente precisas y de alto nivel de detalle.. La técnica tiene una serie de ventajas frente a otras tecnologías de digitalización 3D, incluyendo la posibilidad de digitalizar información de color al tiempo que datos de 3D. La fotogrametría es además 'portátil' en si misma - en la mayoría de los casos el equipo (cámara, trípode, flashes) cabe en una pequeña bolsa para cámaras, lo que hace de ésta, una tecnología muy apta para digitalizar en zonas remotas, peligrosas o de difícil acceso.
La fotogrametría de largo alcance o aérea se desarrolló a lo largo de los siglos XIX y XX, como una herramienta de cartografía para producir mapas tridimensionales de la superficie de la tierra. En el S.XXI, los avances en la capacidad de procesamiento de los ordenadores, ha permitido el desarrollo rápido de la fotogrametría de corto alcance, que se puede usar para capturar tanto la forma como los detalles de superficie de objetos en 2,5D y 3D. La técnica sigue evolucionando, por ejemplo: las digitalizaciones con fotogrametría de corto y largo alcance, se están uniendo a la tecnología de los drones, para facilitar la documentación de yacimientos del patrimonio cultural - los operadores pueden así fotografiar a alturas y ángulos, de otro modo imposibles de alcanzar sin tener que recurrir al uso de andamiajes.
Registro de datos 3D con fotogrametría
Los sofware de fotogrametría funcionan identificando los rasgos comunes de la superficie de un objeto, mediante imágenes múltiples. Cada uno de estos 'rasgos', se puede describir en el espacio 3D mediante una serie de coordenadas (x,y,z). AL agrupamiento de puntos se denomina 'nube de puntos'. Durante el postprocesado, los puntos son triangulados (conectados unos a otros mediante líneas) y unidos con planos para crear el modelo 3D - una 'red geométrica' compuesta de vértices, bordes y planos. Mediante la aplicación de sistemas de gestión de color durante las sesiones de digitalización, es posible obtener de manera simultánea tanto registros 3D, como datos de color de la superficie de un objeto.
Las imágenes que se muestran bajo estas líneas muestran el proceso de producción de un modelo 3D, usando el software RealityCapture:
Objeto fotografiado desde múltiplrs ángulos. El software detecta la posición de la cámara y la sitúa en el espacio 3D como muestra la imagen, en que cada triángulo representa una posición de la cámara en el espacio, en una captura de pantalla de un procesado con RealityCapture © Factum Foundation
Detalle de la nube de puntos. Cada punto individual de la imagen mostrada sobre estas líneas representa una coicidencia de píxeles encontrados en varias imágenes. Captura de pantalla a partir de RealityCapture © Factum Foundation
Las líneas azules representan el modo en que las imágenes se interconectan para crear la nube de puntos. El sofware reconoce los puntos comunes en imágenes diferentes y los sitúa en el espacio 3D. Captura de pantalla a partir de RealityCapture © Factum Foundation
Formando para digitalizar el patrimonio cultural
Diseñar e impartir cursos de formación sobre digitalización de patrimonio cultural con socios locales, es una buena parte del trabajo que desarrolla Factum Foundation. La Foundation ha demostrado el potencial que tiene la fotogrametría en tanto que sistema adaptable con una tecnología relativamente sencilla, mediante la cual los aprendices pueden lograr resultados excelentes tras un breve período de formación. La fotogrametría también representa una habilidad sencilla de aplicar en otros campos no necesariamente relacionados con la digitalización del patrimonio cultural.
Hemos llevado a cabo programas de formación en fotgrametría en Dagestan (Rusia) y Arabia Saudita, entre otros países.
Proyectos realizados
El Sepulcro del Cardenal Tavera en el hospital de Tavera en Toledo (España), fue realizado en 1551 por Alonso Berruguete, uno de los más grandes escultores del Renacimiento español.. Como se muestra en las imágenes bajo estas líneas, el sepulcro sufrió serios daños durante la guerra civil española. El sepulcro se registró en 3D usando una mezcla de fotogrametría y LIDAR, para un proyecto de restauración conjunto con la Casa Ducal de Medinaceli. Tradicionalmente, el mármol se ha considerado un material muy difícil de digitalizar en 3D, especialmente con fotogrametría. En cualquier caso, con el equipo de digitlización adecuado y experiencia en el procesamiento de datos, es posible obtener modelos de 3D precisos con mucho detalle. El modelo 3D del sepulcro, se usará para levar a cabo una restauración 3D, de las cuatro virtudes cardinales, cuyos rostros fueron tremensamente desfigurados en los actos vandálicos perpetrados durante la guerra.
La campana Jamnizter "Campana de Cellini" es una pequeña campana de plata plagada de insectos, lagartos y todo tipo de plantas, vaciada con un fino relieve. Si bien en tiempos la obra se atribuyó al famoso escultor Benvenuto Cellini, hoy en día su atribución ha quedado sólidamente asignanda al orfebre alemán Wenzel Jamnitzer. Factum Foundation recibió el encargo de prodicir un facsímil de la campana para la recientemente restaurada Srtrawberry Hill House, creada por Horace Walpole. La digitalización en 3D de objetos pequeños es endemoniadamente compleja. La fotogrametría la hace posible, pero el proceso requiere de mucha paciencia y precisión. La digitalización de esta campana tuvo un escollo añadido en el brillo del metal, lo que requirió que el objeto se digitalizara dos veces: la primera vez usando filtros polarizados cruzados, para reducir el brillo en las fotografías, la segunda sin fltros para lograr un color fiel al original. Otra dificultad añadida fue, que durante las pausas en el registro, el objeto debía restituirse a su estuche - el hecho de mover un objeto durante su proceso de digitalización, 'confunde' al software, que no puede servirse de los objetos del entorno para identificar puntos de coincidencia. Para solventar estos problemas, es necesario crear puntos de control adicionales manualmente durante el postprocesado. En cualquier caso, el resultado de la digitalización muestra el potencial que tiene el uso de la fotogrametría en la digitalización en alta resolución de obras del patrimonio cultural.
El modelo digital se imprimió y doró posteriormente para producir el facsímil.
Para más información sobre los programas de formación de Factum en fotogrametría, por favor ponte en contacto con: info@factumfoundation.org.
Equipo:
Otto Lowe / Digitalización, procesado, formación / Factum Foundation
Pedro Miró / Digitalización, procesado, formación / Factum Foundation
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