Una nueva técnica de imagen permite digitalizar con precisión objetos claros y su entorno, un logro que ha eludido los métodos de renderizado 3D de última generación. La capacidad de crear información detallada Las versiones digitales en 3D de objetos y escenas del mundo real pueden ser útiles para la producción de películas, creando experiencias de realidad virtual, mejorar el diseño o la garantía de calidad en la producción de productos transparentes e incluso para preservar objetos raros o culturalmente significativos.

"Al digitalizar con mayor precisión objetos transparentes, nuestro método nos ayuda a acercarnos a eliminar la barrera entre el mundo digital y el físico, "dijo Jonathan Stets, Universidad Técnica de Dinamarca, y co-líder del equipo de investigación que desarrolló la tubería. "Por ejemplo, podría permitir a un diseñador colocar un objeto físico en una realidad digital y probar cómo se verían los cambios en el objeto ".

Los objetos transparentes son difíciles de digitalizar porque su apariencia proviene casi completamente de su entorno. Aunque un escáner de TC puede adquirir la forma de un objeto claro, esto requiere retirar el objeto de su entorno e iluminación, que también debe capturarse para recrear con precisión la apariencia del objeto.

Los investigadores detallan su enfoque para digitalizar objetos transparentes en la revista The Optical Society. Óptica aplicada . Una innovación clave en el desarrollo del nuevo método fue el uso de un brazo robótico para registrar las ubicaciones precisas de dos cámaras utilizadas para fotografiar escenas que contienen un objeto claro. Tener esta información espacial detallada permitió a los investigadores tomar fotografías de la escena, retire el objeto y escanéelo en un escáner CT y luego colóquelo nuevamente en la escena, tanto digitalmente como en la vida real, para comparar con precisión la escena de la vida real y su reconstrucción virtual.

Comparación píxel a píxel "El brazo robótico nos permite obtener una fotografía y un 2D calculado, o rendido, imagen que se puede comparar píxel a píxel para medir qué tan bien coinciden las imágenes, "dijo Alessandro Dal Corso, codirector del equipo de investigación. "Esta comparación cuantitativa no fue posible con técnicas anteriores y requiere una alineación extremadamente precisa entre la reproducción digital y la fotografía".

Una vez finalizadas las versiones digitales de los objetos, el método proporciona información sobre las propiedades materiales del objeto que son distintas de su forma. "Esto permite que los objetos de vidrio escaneados se vean realistas cuando se colocan en un entorno digital completamente diferente, "explicó Jeppe Frisvad, miembro del equipo de investigación. "Por ejemplo, podría colocarse sobre una mesa en una sala de estar digital o sobre el mostrador de una cocina virtual ".

Usando una configuración óptica que contiene componentes fácilmente disponibles, los investigadores probaron su nuevo flujo de trabajo digitalizando tres escenas, cada uno contiene un objeto de vidrio diferente sobre una mesa con un fondo de tablero de ajedrez blanco y gris. Comenzaron adquiriendo escaneos de luz estructurados de la escena, un método de imágenes que utiliza la deformación de un patrón proyectado para calcular la profundidad y las superficies de los objetos en la escena. También utilizaron una esfera cromada para adquirir una imagen de 360 ​​grados del entorno. La escena se iluminó con LED dispuestos en un arco para capturar cómo la luz proveniente de diferentes ángulos interactuaba con las partes opacas de la escena. Los investigadores también escanearon por separado los objetos de vidrio en un escáner CT, que proporcionó información para reconstruir la superficie del objeto. Finalmente, la versión digital de la escena y el objeto de vidrio renderizado se combinaron para producir una representación en 3D de toda la escena.

El análisis cuantitativo mostró que las imágenes de la escena digital y la escena del mundo real coincidían bien y que cada paso del nuevo flujo de trabajo de imágenes contribuyó a la similitud entre las imágenes renderizadas y las fotografías.

"Debido a que las fotografías se toman en condiciones controladas, podemos hacer comparaciones cuantitativas que se pueden utilizar para mejorar la reconstrucción, ", dijo Frisvad." Por ejemplo, es difícil juzgar a simple vista si la superficie del objeto reconstruida a partir de la tomografía computarizada es precisa, pero si la comparación muestra errores, luego podemos usar esa información para mejorar los algoritmos que reconstruyen la superficie a partir de la tomografía computarizada ".

Una nueva forma de medir las propiedades ópticas El enfoque también proporciona una forma sin contacto de medir las propiedades ópticas de un material. Esto hace que la técnica sea potencialmente útil para una amplia gama de aplicaciones más allá de las películas y la realidad virtual.

Por ejemplo, el enfoque podría permitir a los investigadores crear una representación digital de un objeto y luego ajustar un parámetro, como el índice de refracción, para comprender mejor las propiedades del material de la vida real. Si bien las tecnologías anteriores a veces requieren cortar una pieza del objeto para medir sus propiedades ópticas, la nueva técnica podría ser útil para analizar objetos transparentes raros o valiosos sin dañar el objeto. La técnica también podría aplicarse para ayudar a los ingenieros a perfeccionar el diseño o la fabricación de productos transparentes.

Los investigadores quieren ampliar su enfoque a otros desafíos en el renderizado 3D, como renderizar objetos que presentan un brillo metálico o que son translúcidos. También están trabajando en formas de acelerar la adquisición de las diversas imágenes y escaneos para que el enfoque se pueda utilizar para garantizar la calidad en la producción de productos transparentes.