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.
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.
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.
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.
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 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.
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 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 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.
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.
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.
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.
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 utilizado en Lo Imposible, de Juan Antonio Bayona. Los efectos
especiales los realizó El Ranchito.
En el estanque se situaron unos postes con bolas en el extremo para mejorar
el cálculo de la posición de las cámaras.
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.
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).
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.