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¿QUÉ es PhotoModeler?

PhotoModeler es una poderosa y flexible herramienta software de fotogrametría. Fotogrametría es una técnica de medida utilizando fotografías. Gracias a las cámaras digitales y los desarrollos de software las aplicaciones en las que puede utilizarse son cada vez mayores, consiguiendo una precisión sorprendente.
La técnica para tomar fotos es importante, pero no exige una destreza especial. Las fotos pueden ser de objetos pequeños (de un microscopio eléctrónico) o de objetos grandes (el planeta tierra). La precisión de las medidas dependerá (si la foto está bien enfocada) aproximadamente del tamaño del píxel sobre el objeto. De una forma más rigurosa, el programa devuelve a posteriori la precisión en XYZ de cada punto.
Aplicaciones típicas podrían ser tomar medidas de conjuntos mecánicos en 3D, fachadas de edificios en rehabilitación o patrimonio, escenas forenses, terrenos fotografiados con drone o la instalación de salvaescaleras. Las fotos pueden tomarse insitu y resolver las medidas al lugar donde se envíen las fotos de forma electrónica y rápida.

Photomodeler interface

Productos y precios

Se puede consultar la lista completa de productos y precios en esta web. Los precios en España son exactamente los mismos que comprar directamente en la web, pero se podrá contar con nuestro apoyo en caso de ser necesario. Para entender los distintos módulos y productos de forma resumida podemos decir:
- Hay un producto Standard (995 USD) y un Premium (2,995 USD). Las diferencias entre uno y otro se pueden consultar aquí. Son licencias perpetuas.
- Hay licencias de alquiler. Las de alquiler se pueden adquirir desde 59 USD al mes la standard y 149 USD la Premium.
- Hay contrato de mantenimiento anual disponible (el primer año ya viene incluido con el precio de la licencia perpetua). El mantenimiento anual de la standard son 158 USD y la Premium 358 USD.
- Hay licencias en red (más caras, consultar).
En cualquier caso por favor consultar la aplicación concreta y os ayudaremos a definir el paquete que mejor se ajuste a vuestra necesidad. Os haremos llegar una cotización con todo. CAEsoft garantiza el mismo precio que en origen.

Aplicaciones PhotoModeler

Las aplicaciones de la fotogrametría de haz convergente son muy variadas y sería imposible describirlas de forma breve. El programa se puede también incrustar dentro de otros aplicativos y generar usos muy específicos y automatizados. En la página del fabricante pueden consultarse algunos ejemplos.
 
Patrimonio, arqueología

En rehabilitación patrimonial y arqueología es de gran ayuda en la documentación de fachadas, el registro en detalle de los yacimientos arqueológicos o en obtención de ortofotos. Muchas veces los objetos a medir no tienen geometrías rectas y fácilmente representables en formatos vectoriales. Por tanto es muy útil poder obtener superfcies con nubes de puntos y de ahí ortofotos. Se pueden generar planos mixtos entre ortofotos y planos vectoriales en CAD, ahorrando mucho tiempo pero también aumentando la calidad de representación. El proceso de toma de fotos es rápido y sencillo (aunque hay que hacerlo correctamente) y no lleva más de 10 min. La restitución puede llevar algo más de tiempo, pero contamos con la ayuda de coded targets y texturas (se puede hacer la orientaciónde forma automática). En todo caso podemos simplemente tomar fotos y comprobar que se puede realizar la restitución, dejando el resto del trabajo para más adelante. De ese modo en pocos minutos hemos documentado una escena.

Photomodeler Castañeda
Monasterio de Castañeda (Jorge Cueli). A partir de varios proyectos o escenas de PhotoModeler se levantó un modelo general del monasterio utilizando la utilidad MERGE para unir varios modelos.

Excavación UNICAN
Levantamiento de una tumba en un yacimiento arqueológico (cortesía de Luis Teira, Instituto Internacional de Investigaciones Prehistóricas de Cantabria).

Máquinas, conjuntos, deformaciones

La precisión que proporciona la fotogrametría hace que sea una muy buena opción para medir máquinas o conjuntos, tanto de pequeño como de gran tamaño. Aplicaciones típicas podrían ser un seguidor termosolar, un subconjunto de un buque o grandes máquinas mineras para realizar reparaciones. La ventaja además es que las fotos pueden ser tomadas en campo y enviadas a procesar a gran distancia, sin perder precisión ni hacer más complejo el proceso. Este es el caso de una reparación de un buque (que puede ser medido con fotos en alta mar y planificar su reparación en tierra), o plantas mineras en zonas remotas (pueden tomar medidas de las piezas a reparar y encargar la fabricación). Las medidas también podrían realizarse de deformaciones u objetos en movimiento. PhotoModeler permite procesar secuencias de video y calcular la posición de puntos de forma automática utilizando targets.

Medida avión
Medida del estabilizador del avión RedBull TeamVelarde. El avión se midió en tiempo record (24h) para el análisis posterior en CFD. Puede consultarse un artículo sobre el tema en este link.

Avion preparación
Para la medida del avión utilizamos targets para referenciar puntos concretos del avión. Para las superficies utilizamos nubes de puntos.

Fabricación, escaleras

PhotoModeler tiene numerosas aplicaciones en procesos de fabricación. Entre otras podríamos citar el medir barcos para la adaptación de accesorios en camarotes o cubiertas, medir cocinas o baños para cortar encimeras o ajustar platos de ducha, medir escaleras para la instalación de salvaescaleras, o corte de vidrio para ventanas personalizado. Como medida muy orientativa (por favor consultar más en detalle) PhotoModeler puede dar una precisión de 1:5000 (lo que significa que en una encimera de cocina de 2.5 m de longitud debemos esperar una precisión de 2500/5000=0.5 mm en puntos marcados.
Medida de encimera de cocina
Medida de una encimera de cocina. Las medidas sobre esquinas o puntos marcados tienen una precisión de unos 0.5 mm. Las medidas en ángulos o distancias se apoyarían en medidas de puntos. Puede medirse también la pared de la cocina (que no es perfecta) y evitar desplazamientos innecesarios.
Medida de salvaescaleras
Medida de una escalera para diseñar el apoyo del salvaescaleras.

Forense, escenas de un crimen o accidente

Los usos de fotogrametría en documentación forense abarcan desde la documentación rápida de una escena (como podría ser un accidente) hasta el análisis de trayectorias, manchas o huellas. Actualmente se pueden usar cámaras de teléfonos móviles con muy buenos resultados, lo que significa que de modo inmediato puedo registrar una escena de un crimen o accidente y poder utilizarla posteriormente para realizar medidas o cálculos. El único requisito es saber tomar las fotos desde el ángulo correcto, buen enfoque y una iluminiación suficiente. Pero sólo con esto se podría contar con información de primera mano de testigos o agentes que llegan a la escena justo después de que haya ocurrido el evento.

Aplicaciones forenses
Medida de una sala con impactos de bala. Simplemente con la toma de fotos es posible medir posiciones y trayectorias. Las fotos podrían realizarse con la cámara de un móvil actual.

Biología

Las aplicaciones en biología son diversas y van desde la medida de crecimiento de una planta, medidas de rostros, caparazones, fósiles, esporas o semillas. La geometría compleja y la falta de referencias (esquinas, bordes o manchas) hace que a veces sea difícil representar con una geometría vectorial a un ser vivo. Y el escaneado masivo de puntos (que también es posible hacer con PhotoModeler) a veces no nos permite comparar o parametrizar una medida. A veces las fotos deben realizarse con los objetos en movimiento, pero PhotoModeler puede utilizar varias cámaras calibradas de forma simultánea, de forma que el disparo sincronizado nos permitiría tener varios puntos de vista y la posibilidad de medir. Algunas aplicaciones de las que tenemos experiencia serían temas de ergonomía, entrenamiento deportivo, análisis de deformaciones en el rostro, medida de mamas para implantes, medida de manos para utensilios personalizados o medidas de pies. PhotoModeler daría la posibilidad de medir y realizar diseños totalmente adaptados, lo que ha supuesto una auténtica revolución para algunos fabricantes. Como ejemplo, una silla de montar a caballo no trabaja igual si está adaptada al lomo del caballo.

Aplicación en biología
Medida de una espora con fotografías tomadas con microscopio electrónico. La precisión en este caso es una cifra increíble. Tanto en fotos de detalles pequeños como este como en fotos del globo terrestre la técnica fotogramétrica es independiente del tamaño.

Biologia medida de rostro
Medida de un rostro utilizando 5 cámaras y disparo simultáneo. Además de una superficie del rostro (que puede no ser de gran calidad) lo interesante es ubicar con precisión puntos característicos de la cara.

Drones, terrenos y minería

Una de las aplicaciones más actuales es el uso de drones para levantamiento de terrenos utilizando fotogrametría. El drone a utilizar no es necesariamente un modelo sofisticado y caro (nosotros utilizamos un DJI MavicPro y varios aviones fabricados por nosotros mismos). Lo importante sería la calidad y resolución de la foto y la programación correcta del vuelo. Si el drone tiene capacidad de grabar la posición GPS en la foto es algo que nos ahorrará tiempo de procesado, pero siempre será recomendable utilizar unos cuantos puntos de apoyo en el suelo o GCPs. La precisión de estos puntos es importante que sea mejor que la del nivel de precisión de la fotogrametría, que podría estar en los 5 cm en X-Y y el doble en coordenada Z. En muchos casos será recomendable utilizar medidas en tierra y coordenadas relativas si el caso lo requiere. Los levantamientos con drones son mucho más rápidos y precisos que los realizados con técnicas tradicionales de estación fija GPS y RTK. Podríamos decir que mejora radicalmente la calidad y baja el coste a menos de la mitad, obteniendo el resultado en un par de horas. Por tanto es una opción a tener muy en cuenta. En CAEsoft tenemos gran experiencia con este tipo de aplicaciones.
Levantamientos de terrenos
Levantamiento de terrenos con drones. En muy pocas horas se pueden obtener las superficies del terreno con la triangulación, curvas de nivel, perfiles u ortofoto. Es necesario siempre contar con puntos de apoyo sobre el terreno aunque el drone proporcione las fotos con GPS e incluso aunque se disponga de sistemas en vuelo PPK o RTK. Las marcas a utilizar sobre el terreno deben ser bien visibles en las fotos.

Cine, cálculo de la posición de cámaras

Una aplicación sorprendente y brillante es la posibilidad de calcular la posición de las cámaras. esto se puede utilizar para crar efectos especiales en cine o en fotorrealismo. El cálculo de la posición de las cámaras normalmente es un proceso previo e intermedio al replanteo de los puntos que nos interesan en un trabajo normal. Pero nos puede interesar calcular con precisión la posición de esas cámaras para añadir digitalmente escenas. Es la metodología que se siguió en la película "Lo imposible" para las tomas de la llegada de la ola del tsunami. Se puede ver un video explicando estos efectos en esta dirección. En las siguientes imágenes se puede ver cómo se levantaron partes de la escena (el hotel) y los postes en mitad de la gran piscina para el cálculo de la posición de las cámaras. El trabajo lo realizó Magoga Piñas con la empresa El Ranchito.

Levantamiento del hotel
Levantamiento del hotel utilizado en Lo Imposible, de  Juan Antonio Bayona. Los efectos especiales los realizó El Ranchito.

Levantamiento del estanque
En el estanque se situaron unos postes con bolas en el extremo para mejorar el cálculo de la posición de las cámaras.

Postes en el estanque
En el estanque se situaron unos postes con bolas en el extremo para mejorar el cálculo de la posición de las cámaras y la visibilidad en las fotos.

Precisiones

Una pregunta recurrente a la hora de comprar PhotoModeler para una aplicaciónde terminada es la precisión que puede llegar a dar. De una forma muy completa y exhaustiva se puede consultar todo lo referente a precisiones en la knowledge Base the PhotoModeler, en particular en esta página. Y en este artículo se puede estudiar todos los factores que pueden afectar a la precisión. Es importante entender que aunque la fotogrametría puede llegar a ser un método muy preciso (en el término "precise" en inglés) necesita una buena ferencia de medida o patrón para llegar a ser exacto (o "accurate" en inglés). Como regla general las precisiones son de aproximadamente 1:5000 (en la web de PhotoModeler se menciona 1:1000, pero nuestra experiencia es que se puede llegar a 1:5000 con cámaras actuales y un poco de cuidado al tomar las fotos). Al hablar de terrenos también se puede decir que la precisión es del orden del tamaño de píxel sobre el terreno (de forma muy aproximada). Esto se utilizaría para el diseño del vuelo (elegiríamos una altura determinada para conseguir un tamaño de píxel acorde a la precisión que nos exigen. El usuario cuando está probando el programa la primera información que recibe de precisión sería el residuo global (que está expresado en píxels). Una vez que escalamos el modelo para cada punto (y cada coordenada) el programa nos puede dar un valor expresado en las unidades del proyecto. Este valor es UN ESTIMADOR de la precisión ("precision" en inglés), y dependerá de la calidad de nuestra medida de referencia o patrón para que también sea exacto ("accurate" en inglés). Para ganar en precisión es recomendable utilizar dianas (targets) y cuidar mucho el enfoque. Esto puede ser bien utilizando un trípode o cuidando al máximo la iluminación de la escena, que hará que podamos trabajar con diafragma más cerrado (más profundidad de campo). En los casos más extremos hemos llegado a precisiones estimadas de 1:30,000 (es decir, en una estructura de espejo solar cilindro-parabólico de 12 m de longitud conseguir precisiones de 0.4 mm).

Hardware y accesorios

CÁMARA: Contrariamente a lo que pueda pensarse las cámaras compactas consiguen muy buenos resultados con fotogrametría. Esto es debido a que utilizan ópticas muy pequeñas que casi siempre enfocan a infinito, lo cual hace que el enfoque resulte sencillo. Muchos usuarios invierten mucho dinero en cámaras con un gran sensor y muy buenos objetivos y se olvidan que deben controlar muy bien la profundidad de campo, sobre todo con ópticas de 24 a 16 mm. Por tanto antes de gastar mucho dinero en una cámara contrastar la opinión con alguien que tenga experiencia. Actualmente hay cámaras de una gran calidad por un precio muy asequible, pero puede que nos sirva la misma cámara del móvil.
TRÍPODE: Si utilizamos cámaras pequeñas o simplemente si queremos asegurar una buena estabilidad de la cámara será recomendable disponer de un trípode. Y para muchas aplicaciones en las que los drones plantean problemas de seguridad nosotros utilizamos pértigas de unos 3.5 m. Eso nos da posibilidad de tener fotos a baja altura, y para yacimientos asqueológicos pueden ser una mejor opción que el drone.
TARGETS: Será muy útil disponer de targets (dianas) codificadas. El propio programa permite imprimirlas ajustándose a la focal de nuestra cámara y la distancia a la que vamos a tomar las fotos. Hay disponibles para compra algunos targets en soporte de plástico o magnéticos, pero normalmente el usuario se construye sus propios targets adaptados a su necesidad. En caso de querer comprar target específicos por favor consultar precios. Ya los hemos fabricado antes para usuarios concretos.
CALIBRACIÓN: La calibración de la cámara se hace en 10 minutos utilizando unos targets que se imprimen desde PhotoModeler. La calibración es fundamental por muchos motivos, pero sobre todo porque debemos conocer la focal con precisión y podemos detectar un problema en nuestra cámara. Sobre objetivos es interesante valorar si queremos trabajar con objetivos de óptica fija (sin zoom). Esto nos puede ahorrar algún error, pero también es posible bloquear el zoom con cinta de carrocero o una brida.
DRONE: Hay una gran variedad de plataformas de vuelo, pero es bueno saber que con un DJI phantom o con un MavicPro se consiguen muy buenos resultados y son drones muy asequibles. Si la zona a cubrir por el vuelo es amplia será recomendable utilizar aviones de ala fija. Nosotros utilizamos aviones de de espuma (X5, X6 ó X8) que nos han dado un resultado excelente. Para los aviones tener en cuenta la velocidad de disparo de la cámara. En cualquier caso si tenéis dudas consultarnos sin compromiso.