Nube de puntos 3D

¿Cómo hacer una nube de puntos 3D?

Si estás leyendo este texto, seguramente sabrás que son las nubes de puntos. El también llamado Point cloud no es una técnica nueva, antiguamente se definían los vértices de una manera totalmente manual. Desde el levantamiento de la información hasta los cálculos posteriores.

Los avances tecnológicos han evolucionado estos métodos de recogida de datos y su procesamiento. Hasta el punto que, hacer una nube de puntos 3D es fundamental para los análisis métricos de alto nivel, en todo tipo de superficies.

Con la estandarización de la digitalización, cada vez se simplifican más los procesos que en décadas pasadas eran complicados y costosos. Este es el caso puntual de la información métrica. Sigue leyendo para conocer más sobre cómo se crea esta potente herramienta de información.

¿Cómo se puede hacer una nube de puntos 3D?

Para crear este inmenso banco de datos digitales hay dos métodos fundamentales. Relacionados directamente al cómo se obtiene la información que será utilizada para ubicar las coordenadas en el espacio tridimensional virtual. El escaneo láser y la fotogrametría digital.

Creación de una nube de datos por escaneo láser 3D:

En este tipo de escáneres se utiliza la tecnología láser para hacer un barrido y analizar una superficie, tomando datos geométricos. Incluso es posible captar otras cualidades como la longitud de onda y la radiación reflejada por dicha superficie. Definiendo texturas, colores y tipos de materiales.

El procedimiento que realiza el dispositivo es:

  1. Emisión de láser: El haz de luz es direccionado hacia la superficie en cuestión.
  2. Escaneo: Cuando el recorrido del haz de luz, es decir el inicio y el final, coincide es captado por el sensor.
  3. Registro: Un algoritmo define las coordenadas de cada punto, en el espacio tridimensional que corresponde al área.

Finalmente se relacionarán todos los miles de vértices recaudados, ubicándolos y diferenciándolos entre sí. Adjuntando los metadatos adicionales, si fuera el caso. Se genera de esa forma un archivo digital que podrá ser transferido a un ordenador para su manipulación.

Por procesamiento de fotografías:

Contempla el muestreo de una superficie desde múltiples fotografías digitales, generalmente tomadas de forma aérea. Estos fotogramas se deben realizar desde distintos ángulos y utilizar cámaras especializadas en capturar las imágenes de alta calidad y resolución, para garantizar buenos resultados. 

El conjunto de imágenes resultantes del punto anterior serán importadas en el ordenador por medio del software de tratamiento de datos fotográficos masivos elegido. De esa forma se analizarán para obtener los datos geométricos que conforman la nube de puntos 3D.

La fotogrametría digital es un método que se ha extendido y se ha utilizado en los últimos años para hacer una nube de puntos 3D. Sin embargo, ha ido perdiendo terreno frente al escaneado láser. Esto debido a que es más costoso y complejo.

Resultado de la creación de la nube de datos

Ya sea que la nube de datos se genere directamente por escáneres 3D o por procesamiento fotográfico, estará definida en un archivo digital. Comprendiendo en su interior todas las coordenadas tridimensionales que la conforman.

Formatos de una nube de puntos 3D:

Este archivo varía según el programa usado para generar los puntos o de la marca y tipo del escáner. Siendo la mayoría de estos ficheros, constituidos en código ASCII. Otros en cambio, directamente en lenguajes de menor nivel. Con las ventajas y desventajas que cada uno implica.

Los formatos más comunes que se pueden encontrar en el mercado son: POD, PCD, BIN, CL3, LAS, PTX, ASC, FLS, XYZ, TXT. Las características ASCII presentes en algunos de estos contenedores, permiten mayor versatilidad y facilidad para la lectura de los datos.  

Software relacionado:

Cada vez existen más programas informáticos capaces de visualizar, modificar, proyectar y traducir estos tipos de archivos. Así como transformar y exportar a otros formatos.

Las nubes de puntos 3D suelen convertirse en una “superficie virtual” por medio del modelado 3D, reflejando la realidad. De entre todo el software que se puede encontrar en el mercado, a continuación, se listan los más conocidos y potentes.

  • Leica Cyclone de Leica Geosystems.
  • Agisoft PhotoScan de Agisoft
  • FARO SCENE de FARO Technologies.
  • CloudCompare del proyecto con el mismo nombre.
  • ReCap de Autodesk.
  • 123D Catch de Autodesk.
  • LFM Software de Zoller & Fröhlich.

¿Para qué sirve hacer una nube de puntos 3D?

El objetivo principal de este sistema de información es el mapeo digital de su contenido. De esa forma es posible presentarla sencilla y eficientemente. Esto se traduce en mejorar la calidad del trabajo, así como reducir costos de proyectos y los tiempos necesarios para su realización.

Ámbitos de interés para las nubes de puntos 3D:

En la actualidad se pueden encontrar en múltiples y variados aspectos de la sociedad. La creación y la utilización de este conjunto de datos geométricos tienen cabida en áreas donde el conocimiento y el análisis preciso de superficies sean esenciales:

En obras civiles:

El modelado tridimensional ha permitido detallar diversas infraestructuras, previa construcción, antes de la culminación e incluso ya edificadas en terreno. De esa forma, se logra una mejor planificación. Incluso remotamente.

Por ello, las nubes de datos 3D se han convertido en un eje fundamental para los diseños arquitectónicos en todos sus niveles, de la mano de software de diseño asistido por ordenadores. Además, permite de la rehabilitación o recuperación de fachadas y del seguimiento de las obras ser tareas más sencillas de realizar por todos los implicados.

La topografía:

Las nubes de puntos 3D se  han constituido en un elemento fundamental para los levantamientos topográficos en los últimos años, donde es vital la precisión métrica para cualquier proyecto posterior que haga uso de dicha información.

Gracias a la tecnología láser ha sido posible generar nubes de puntos de manera rápida cuando la extensión de superficie es considerable. Sin contar las ventajas de disponer todo ello de manera digital.

Diseño y planificación industrial:

Las nubes de datos 3D también tienen una fuerte incidencia en el diseño y revisión industrial. Los modelos tridimensionales se han estandarizado en todas las etapas de la fabricación de todo tipo de productos.

Del mismo modo, la tecnología utilizada en las impresoras 3D que se han popularizado en la última década, no es ajena de las nubes de datos y el modelado tridimensional. Puesto que es necesario en todo su funcionamiento.

Por: Luis Barrios

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