FOTOGRAMETRIA

Facebook Twitter

'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 precisión de 100 micras, equivalente a otros sistemas de registro 3D disponibles hoy día.

Otto Lowe digitalizando la cabeza de la estatua ecuestre de Antonio Canova, del Museo Civico di Bassanno dal Grappa. © Factum Foundation.

Pedro Miró durante una clase sobre el terreno sobre fotogrametría de corto alcance en la Casa Pilatos, con estudiantes del la Universidad de Columbia © Óscar Parasiego para Factum Foundation

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

La red se produce mediante triangulación de la nube de puntos. Captura de pantalla a partir de RealityCapture © Factum Foundation

Detalle de la red 3D. Los triángulos representan los planos que unen los vértices. Captura de pantalla desde 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.

Formación en fotogrametría en Al-Ula - Otto Lowe de Factum Foundation impartió un curso de formación de dos semanas para personas de la localidad. © Otto Lowe para Factum Foundation

Formación en fotogrametría en Al-Ula - Otto Lowe con algunos aprendices, digitalizando los petroglifos en el yacimiento de Al-Ula. © Otto Lowe para Factum Foundation

Tras un corto período de formación en fotogrametría en Madrid, dos jóvenes fotógrafos daguestaníes acompañaron al equipo de Factum a la mezquita de Kala Koreysh donde digitalizaron las lápidas mediante fotogrametría. © Ksenia Sidorova.

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.

Sepulcro ddel Cardenal Tavera en Toledo. El mármol ha sido con frecuencia considerado imposible de fotografiar con fotogrametría - aquí mostramos que es posible obtener datos de alta resolución de objetos de mármol. © Factum Foundation.

Otto Lowe de Factum Foundation tomando imágenes del Sepulcro del Cardenal Tavera. Para fotogrametría de alta resolución se necesitan cientos de imágenes solapadas de un mismo objeto, tomadas desde distintos ángulos- con frecuencia el fotógrafo termina subido en un andamio! © Factum Foundation.

La nube de puntos del Sepulcro - observa las posiciones de las cámaras en torno al objeto. Estos muestran cúantas imágenes debe tomar el fotógrafo. Captura de pantalla a partir de RealityCapture © Factum Foundation.

Modelo 3D texturado del Sepulcro del Cardenal Tavera - La calidad de la digitalización se puede apreciar en los detalles. © Factum Foundation.

 

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.

La 'Campana Cellini'. Una pequeña campana vaciada en plata con una delicada e intrincada decoración de animales y plantas. © Factum Foundation

La 'Campana Cellini' registrada con RealityCapture. Como el registro sufrió interrupciones y la campana se movió, el procesado fue más trabajoso de lo normal. Hubo que establecer puntos de control para poder encajar los dos modelos producidos. Captura de pantallla partir de RealityCapture © Factum Foundation

Nube de puntos de la 'Campana Cellini' mostrando las posiciones de las cámaras. Se tomaron cientos de imágenes del pequeño objeto a lo largo de una jornada completa de trabajo de 8 horas. Captura de pantalla de RealityCapture © Factum Foundation

MOdelo 3D de la CAmpana de Cellini. © Factum Foundation.

 

 


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

Este sitio web utiliza cookies para facilitar y mejorar nuestros servicios navegación. Si continua navegando, consideramos que consiente su utilización. Si desea más información sobre las Cookies que utilizamos en nuestro sitio web, puede hacerlo a través de nuestra Política de privacidad y cookies. Cerrar