Digitalização 3D por meio de fotogrametria: uma análise comparativa

Abstract

A reconstrução 3D de objetos ou cena usando um scanner a laser ou um software de modelagem 3D geralmente é caro e requer um alto nível de especialização. O programa de modelação 3D baseado em fotogrametria, por outro lado, oferece uma alternativa mais barata, que pode lidar com essa tarefa com relativa facilidade. Também existe programas gratuitos e de código aberto, com potencial para fornecer dados de qualidade para diferentes fins pretendidos. No entanto, o discurso acadêmico contemporâneo raramente apresenta listas de recursos baseadas em pesquisas ou uma inspeção crítica de potenciais “pipelines” de produção, nem normalmente fornece direção e orientação para não especialistas interessados em aprender, desenvolver e compartilhar conteúdo 3D com um orçamento restrito. Dentro deste contexto, a presente dissertação tem como objetivo desenvolver um estudo de um conjunto de programas gratuitos com base em seus recursos oferecidos, fluxo de trabalho, tempo de processamento 3D e precisão. Primeiramente dois conjuntos de dados (provete de granito e fachada do edifício da Associação Académica da Universidade do Minho) são utlizados de modo a explorar as potencialidades dos diferentes programas gratuitos, e em seguida o nosso caso de estudo (maciço rochoso, no qual se insere o Estádio Municipal de Braga) utilizado para comparar e avaliar os programas com base nas nuvens de pontos que eles produziram. A distância absoluta para realizar a comparação com os dados de verdade do terreno produzidos por um programa comercial (Metashape) foi usado e medido com o software CloudCompare. As reconstruções 3D geradas a partir de programas gratuitos produzem resultados promissores, com precisão significativa e são fáceis de usar. Acreditamos que esta dissertação ajudará usuários não especialistas a entender a fotogrametria e selecionar o programa mais adequado para a produção de modelos 3D baseados em imagens a baixo custo para fins de visualização, apresentação e exploração de várias outras potencialidades com base nas nuvens de pontos.

3D reconstruction of objects or scenes using a laser scanner or 3D modeling software is often expensive and requires a high level of expertise. The photogrammetry-based 3D modeling program, on the other hand, offers a cheaper alternative that can handle this task with relative ease. There are also free and open-source programs with the potential to provide quality data for different intended purposes. However, contemporary academic discourse rarely presents research-based resource lists or a critical inspection of potential production pipelines, nor does it typically provide direction and guidance for non-experts interested in learning, developing, and sharing 3D content on a tight budget. Within this context, the present dissertation aims to develop a study of a set of free programs based on their offered features, workflow, 3D processing time and accuracy. Firstly, two sets of data (granite test piece and facade of the building of the Academic Association of the University of Minho) are used in order to explore the potential of the different free programs, and then our case study (rock massif, in which insert the Braga Municipal Stadium) used to compare and evaluate the programs based on the point clouds they produced. The absolute distance to perform the comparison with real terrain data produced by a commercial program (Metashape) was used and measured with CloudCompare software. 3D reconstructions generated from free programs produce promising results with significant accuracy and are easy to use. We believe that this dissertation will help non-expert users to understand photogrammetry and select the most suitable program for producing image-based 3D models at low cost for visualization, presentation and exploration of various other potentialities based on point clouds.