Corrección de huecos en mallas triangulares empleando funciones de base radial

Resumen: La creación de modelos de objetos reales es una tarea compleja para la cual se ha visto que el uso de técnicas tradicionales de moldeamiento tiene restricciones. Para resolver algunos de estos problema, los sensores de rango basados en láser se usan con frecuencia para muestrear la superficie de un objeto desde varios puntos de vista, lo que resulta en un conjunto de imágenes de rango que son registradas e integradas en un modelo final triangulado. En la práctica, debido a las propiedades reflectivas de la superficie, las oclusiones, y limitaciones de acceso, ciertas áreas de la superficie del objeto usualmente no son muestreadas, dejando huecos que pueden crear efectos indeseables en el modelo integrado. En este trabajo, presentamos un nuevo algoritmo para el llenado de huecos a partir de modelos triangulados. El algoritmo comienza localizando la frontera de las regiones donde están los huecos. Un hueco consiste en un camino cerrado de bordes de los triángulos en la frontera que tienen al menos un borde que no es compartido con ningún otro triángulo. El borde del hueco es entonces adaptado mediante un B-Spline donde la variación promedio de la torsión del la aproximación del B.-spline es calculada. Utilizando un simple umbral de la variación promedio a lo largo del borde, se puede clasificar automáticamente, entre huecos reales o generados por intervención humana. Siguiendo este proceso de clasificación, se usa entonces una versión automatizada del interpolador de funciones de base radial para llenar el interior del hueco usando los bordes vecinos.Abstract: Modeling of real objects is a complex task for which it is seen that the use of traditional techniques of molding is restricted to solve some of these problems, the sensors of laser-based range are often used to sample the surface an object from various points of view, resulting in a set of range images that are registered and integrated into a final triangulated model. In practice, due to the reflective properties of the surface, occlusions, and access limitations, certain areas of the target surface are usually not sampled, leaving holes which create undesirable effects on the integrated model. In this paper, we present a new algorithm for filling holes in triangulated models. The algorithm starts by locating the border of the regions where the gaps. A gap consisting of a closed path of edges of the boundary triangles having at least an edge that is not shared with any other triangle. The edge of the hole is then fitted with a b-spline where the average variation of the torsion of the B-spline approximation is calculated. Using a simple threshold of the average variation along the edge, one can automatically classify between actual holes or generated by human intervention. Following this classification process, we then use an automated version of the interpolator of radial basis functions to fill the inside of the hole using neighboring edges

Clasificación automática de anomalías asociadas con ausencia de información en superficies tridimensionales de objetos de forma libre

En este trabajo se propone un método computacional para clasificar anomalías relacionadas con ausencia de información sobre modelos tridimensionales de forma libre. Para ello, se hizo una exploración descriptiva de las propiedades geométricas globales y locales de las anomalías y una evaluación posterior de distintos métodos de clasificación utilizados en visión artificial y aplicaciones de reconstrucción tridimensional. El método propuesto logra un nivel de clasificación cercano al 90% y un tiempo de ejecución de alrededor de 100 milisegundos. Restringir la clasificación de acuerdo a la aplicación en específico se propone como trabajo futuro./Abstract. In this work it is proposed a computational method to classify anomalies related with information absence over free-form tridimensional models. For that, it was made a descriptive exploration of global and local geometric properties of anomalies and a posterior evaluation of different classification methods widely used in artificial vision and tridimensional reconstruction applications. The proposed method achieved a classification level near to 90% and an execution time near to 100 miliseconds. Constrain classification according to the specific application is suggested as future work.Maestrí

La Topografía en la medicina

El objetivo de este proyecto es analizar las aplicaciones de herramientas empleadas tradicionalmente en topografía para el levantamiento y obtención de modelos 3D del terreno y patrimonio en el campo de la medicina. En un primer bloque tratamos la investigación sobre un nuevo campo de actuación de la topografía, desarrollado sobre todo en las últimas décadas. La aplicación de esta especialidad en la medicina es cada vez más común en estética, ortopedia, cuerpo humano y oftalmología. Las aplicaciones de cada rama médica son las siguientes: - Estética; comparativa de pre-post operatorio y pre-post tratamientos estéticos. - Ortopedia; obteniendo el escaneado del paciente se consigue una prótesis única y de perfecta adaptación para este. - Cuerpo humano; análisis de defectos en la columna e irregularidades craneales de bebés. - Oftalmología; Interpretación de resultados en pruebas oftalmológicas. Se obtienen mapas de alturas que definen las irregularidades del ojo. En una segunda parte probamos y comparamos las posibilidades que ofrece el diferente instrumental de obtención de modelos 3D y de softwares de tratamiento de información. Se realizan pruebas oftalmológicas, ortopédicas y de cuerpo humano. Después de estas se ejecutan dos tipos de comparativas, por un lado de los rasgos comunes y no comunes de aparatos y softwares y por el otro de cualidades y defectos de los mismos. Para llevar a cabo la segunda parte del proyecto se ha utilizado software libre, instrumental oftalmológico, láser escáner y escáner de luz estructurada. Finalmente, tras el análisis de los procesos realizados y los resultados obtenidos se han obtenido diferentes conclusiones

Metodología para la corrección de huecos en imágenes de rango basada en conocimiento del dominio

El proceso de reconstrucción de formas implica estimar una representación matemática de la geometría de un objeto a partir de un conjunto de medidas conocidas y adquiridas de dicho objeto. En relación con las muestras adquiridas, existen numerosas dificultades relacionadas con el proceso de adquisición; la topología del objeto, la estructura del sensor, las características físicas del material del objeto, las condiciones de iluminación, entre otras dificultades. Éstas constituyen la fuente principal de generación de anomalías dentro de los datos muestreados, que afectan la estimación de representaciones precisas de los objetos. En esta investigación, dichas anomalías se clasifican en tres grupos, los cuales son: Presencia de Ruido, Formación de Huecos y Redundancia de Información. Para tratar con estas dificultades, se aplica típicamente una etapa de corrección denominada Etapa de Integración. La importancia de esta etapa consiste en disminuir el efecto de estas anomalías en el nivel de precisión de la representación final. Cualquiera que sea el tipo de anomalía, corresponde a un área amplia de estudios, con diversas y numerosas técnicas propuestas. A pesar de esto, el tratamiento de estas anomalías, es un área de continuo mejoramiento y se considera aún un problema abierto para la comunidad científica. La dificultad radica fundamentalmente, en algunos casos en que la naturaleza exacta de la fuente de estas anomalías es desconocida, compleja de modelar, o sencillamente porque una solución a estos problemas necesariamente tendrá un nivel de incertidumbre. Lo anterior, ha generado la necesidad de desarrollar procedimientos de corrección asistidos por el usuario. Aunque diferentes enfoques geométricos y matemáticos han sido propuestos, sus debilidades radican principalmente en que sus aplicaciones son de dominio limitado debido a su poca flexibilidad de adaptación a objetos con diferentes topologías. En este documento, se propone una aproximación metodológica para la corrección de anomalías asociadas con la ausencia de información. Cada discontinuidad es clasificada como reparable o no, de acuerdo a una aproximación estimada de su irregularidad, y reparadas mediante el uso de un modelo de corrección bayesiano./Abstract. The representation of the geometry of an object from a set of measures from the object. The samples have numerous difficulties associated with the acquisition process, the topology of the object, the sensor structure, the physical characteristics of the material, illumination conditions, among other difficulties. These are the main sources of defect generation in the sampled data, which affect the estimate of accurate representations of the objects. In this research, these anomalies are classified into three groups, which are: Presence of Noise, Redundancy and Holes. To deal with these difficulties, is typically applied correction stage called stage of Integration. The importance of this stage is to reduce the effect of these anomalies in the precision of the final representation. Whatever the type of anomaly, it corresponds to a broad area of study with various and numerous proposed techniques. Despite this, treatment of these anomalies is an area of continuous improvement and is still considered an open problem for the scientific community. The difficulty lies mainly, that in some cases where the exact nature of the source of these anomalies is unknown, modeling complex, or simply, because one solution to these problems necessarily has a level of uncertainty. This has generated the need to develop procedures for user-assisted correction. Different approaches and mathematical geometry have been proposed. Their main weakness lies in their domain applications are limited due to little flexibility to adapt to objects with no restrictions on the topologies. In this paper, we propose a methodological approach for the correction of anomalies associated with the loss of information. Each discontinuity is classified as repairable or not, according to an estimate approximation of its irregularity, and repaired by using a Bayesian correction model.Doctorad

Diseño e implementación de un explorador de archivos DICOM para realidad virtual y aumentada

A la hora de visualizar los resultados de una imagen de resonancia magnética o de una tomografía computarizada, los profesionales médicos deben buscar detalles en múltiples planos paralelos que se visualizan en forma de imagen bidimensional. Con el objeto de encontrar alternativas más cómodas, intuitivas y eficaces a esta forma de visualización, en este documento se plantea el desarrollo de una herramienta de exploración de archivos DICOM que genera una reconstrucción volumétrica de los resultados de las pruebas comentadas anteriormente, permitiendo al usuario explorar un modelo tridimensional del paciente en un entorno de realidad virtual, mejorando de esta forma la interacción y visualización de este tipo de archivos respecto a los métodos actuales. When it comes to visualizing results of a magnetic resonance or a computed tomography scan, medical professionals have to look for details in multiple parallel slices, bidimensionally-displayed. Aiming to find more intuitive, more efficient, comfortable-to-use visualization alternatives, this document presents the development of a DICOM file explorer that generates a volumetric reconstruction of the results of the earlier mentioned procedures, allowing the user to explore a 3D model of the patient in a virtual reality environment, improving interaction and visualization of this type of files compared to actual methods.Departamento de Ingeniería de Sistemas y AutomáticaGrado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automátic

Metodología para la generación de mapas tridimensionales a partir de fotogrametría con vehículo aéreo no tripulado

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Electrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electrónica, 2016.Costa Rica is a country with many natural resources, where the economic development is linked to the agricultural production. Therefore, the loss of nutrients and problems related to erosion has a high impact. Some of the causes of this phenomenon are weather conditions, poor agricultural practices, excessive fertilizer use and other factors affecting the productive potential of soils.Erosion not only affects the soil, also pollutes the water resources through sediments. One method to quantify the soil erosion is through runoff plots, which usually are bounded by walls of metal embedded in the ground and a system of receiving tanks that allow storing water and quantify sediments. In our country, runoff plots are normally used to quantify the erosion, but its disadvantages in the cost of construction, maintenance, time, training, size and difficulties measuring make it a not effective method. Therefore, an alternative to runoff plots is being explored with the technique of UAV photogrammetry for generation of three-dimensional maps as a solution to quantify erosion. This project proposes the development of a methodology for generating three-dimensional maps from UAV photogrammetric data. This methodology will quantify erosion in a more systematic, accurate, and less invasive way in comparison to the utilization of runoff plots

Sistema de gestión de la prevención de riesgos en una empresa de elaboración y montaje de ferralla

Implantar e integrar la prevención de riesgos laborales en una empresa del sector de la construcción, con la finalidad de reducir la siniestralidad y mejorar las condiciones de trabajo, así como cubrir las deficiencias que la empresa pueda tener en materia de Prevención de Riesgos Laborales. Para llegar a tal fin se ha realizado un manual de gestión de prevención de riesgos laborales, con unos procedimientos básicos de trabajo y una evaluación de riesgos inicial de los puestos de trabajo y de las instalaciones del taller, para elaborar una planificación de la actividad preventiva y una programación. Adoptar una dinámica de prevención de riesgos en la que prima la participación de los trabajadores, involucrándose de manera activa en el seguimiento de acciones y toma de decisiones para mejorar la seguridad y salud de los trabajadores, y dando cuenta de los resultados obtenidos. Adquirir un compromiso de los distintos niveles de jerarquía de la empresa para conseguir un correcto funcionamiento del sistema implantado y alcanzar los objetivos y metas fijado

Modelización Tridimensional de la fachada de la Fundición Frigard en Cartagena

En este TFG se pretende hacer un estudio arquitectónico de la fachada de la Fundición Frigard de CartagenaEscuela de Arquitectura e Ingeniería de EdificaciónUniversidad Politécnica de Cartagen

Generación de modelos de información para la gestión de una intervención en el patrimonio arquitectónico

En el campo de la arquitectura se lleva más de veinte años trabajando con aplicaciones que desde un primer momento fueron pensadas para modelar elementos y sistemas constructivos. Los modelos infográficos 3D han facilitado bastante la visualización y el entendimiento de la arquitectura, con el añadido que podemos explorar el modelo interactuando de manera virtual y en tiempo real. Hoy en día, lo que se persigue es implantar de manera generalizada un nuevo concepto de trabajo basado en un modelo de datos representado, enfocado a incorporar nuevos factores como la gestión y la transmisión de información, y que se ha establecido a ámbito internacional en los últimos años con el término de tecnología BIM. En el entorno dinámico en que nos movemos actualmente, donde se nos exige trabajos mejores coordinados, productivos y totalmente eficaces, la tecnología BIM nos puede ayudar a desenvolvernos de forma más vigorosa en un campo tecnológico de continuos avances y que requiere de equipos multidisciplinares bien sistematizados. El Modelo de Información para la Construcción o BIM se ha convertido actualmente en un sistema colaborativo que beneficia enormemente a las industrias involucradas en el sector AEC (Arquitectura, Ingeniería, Construcción. El sistema BIM constituye un núcleo contenedor con información gráfica y alfanumérica, donde cada disciplina participativa vuelca sus conocimientos para adaptarse a las peculiaridades del edificio de forma coordinada con los demás agentes intervinientes. Si este mismo escenario lo trasladamos al Patrimonio, veremos que las necesidades serán las mismas. El arqueólogo, el arquitecto, el historiador, el ingeniero o el restaurador se encuentran en la misma encrucijada a la hora de trasmitir sus suposiciones y ponerlas en debate antes de llegar a un asentimiento reflexivo. Por otro lado, las últimas técnicas de levantamiento y de manipulación de la imagen digital que están a nuestro alcance hacen que nos replanteemos una metodología de trabajo distinta a la actual. Estamos obligados a hacer uso de los últimos avances en técnicas de adquisición de datos, imprescindibles tanto para la correcta representación del patrimonio construido como para el análisis y diagnóstico en las posteriores intervenciones. La sociedad va tomando un mayor interés por los valores culturales heredados de nuestros antepasados, lo que obliga a los investigadores a ser más eficientes en las técnicas de conocimiento, conservación y protección del patrimonio. Y es aquí donde hay que enfatizar la importancia de disponer de una buena documentación, sobre todo gráfica, que esté constantemente actualizada y que no deje falsos vestigios en las intervenciones, sean actuales o venideras. Pero habría que agregar otra consideración, como es la exigencia en los últimos años por algunas entidades y organismos estatales de un trabajo eficiente y productivo en el campo de la construcción, que en el caso del patrimonio arquitectónico e histórico en general se traduce en emplear sistemas de conocimiento, conservación y protección más eficaces. Estos primeros pasos suponen el establecimiento de un nuevo patrón que coloca al Sistema BIM en el centro de estos objetivos y que regirá el devenir de la construcción en todas sus facetas en el arranque del siglo XXI. Teniendo en cuenta las consideraciones expuestas, el trabajo de la Tesis se ha centrado en generar un modelo de información destinado al Patrimonio, empleando las tecnologías existentes más innovadoras para la adquisición de información geométrica del edificio histórico, sus aspectos externos y las propiedades físicas de los materiales empleados. La intención ha sido volcar toda la información recabada en la fase de auscultación y levantamiento en un único modelo gráfico, que sea operativo desde las diferentes disciplinas y permita interoperacionalizar datos evitando duplicaciones superfluas y en ocasiones contradictorias. Por tanto, se constituirá un proyecto de intervención sustentado por un Modelo de Información del Edificio Histórico, que podemos llegar a denominar Proyecto HBIM (Historic Building Information Modelling). 2. Consecución de los objetivos planteados. Por los resultados obtenidos podemos expresar que hemos cubierto muchas de las necesidades de los principales agentes intervinientes en el patrimonio histórico: arqueólogos, arquitectos, restauradores e ingenieros especialistas en el sector de la edificación. En el desarrollo de los capítulos exhibidos en la tesis, se ha podido corroborar la eficacia de las hipótesis de partida para alcanzar los objetivos específicos marcados al inicio: - Se ha establecido una estructura operativa acorde con los modelos de experimentación elegidos, con valores patrimoniales válidos en sus facetas arquitectónica y arqueológica, definiendo las fases de actuación de cada especialista dentro del proyecto HBIM para que la información fluya eficazmente y de manera recíproca. - Se ha propuesto varias metodologías para el levantamiento geométrico, condicionado fundamentalmente por el tipo de tecnología elegido. Se han implementado en el modelo BIM con unos resultados expuestos bien válidos, sustentados siempre en la geometría real. Todo ello ha derivado en la generación de una documentación gráfica precisa y en base a un modelo dinámico que permite reflejar los cambios de manera automática e inmediata. - El proyecto HBIM nos ha proporcionado una plataforma técnica y flexible de datos gráficos y alfanuméricos, la cual es válida para adaptarse a los continuados cambios en una intervención en el patrimonio construido, derivados de las investigaciones procedentes de las distintas disciplinas. - Otro gran aporte del proyecto HBIM ha sido facilitar durante todo el proceso una gestión interdisciplinar útil y especifica de todos los datos generados en el modelo gráfico y de información. 3. Conclusiones de los estudios realizados. En los capítulo de Implementación y Gestión de la información se han expuestos los estudios realizados sobre modelos BIM aplicados a una intervención en el patrimonio arquitectónico. Los modelos de información generados en la Tesis, empleando el sistema BIM, certifican un cambio radical en la forma de afrontar el diseño arquitectónico al dejar apartados los habituales trabajos ¿cerrados¿ e individuales, para apostar por un nuevo sistema abierto de comunicación. Con el levantamiento geométrico del patrimonio arquitectónico apoyándonos en el Sistema BIM no hemos pretendido, como objetivo prioritario, obtener una maqueta derivada de la reconstrucción virtual del edificio. Esta, como nuevo modelo de referencia, constituirá el núcleo esencial del proyecto de intervención sobre el que volcaremos todo tipo de datos provenientes de la investigación, proporcionando un conocimiento científico de sus sistemas constructivos, las características físicas de sus elementos, la evolución histórica y las patologías detectadas, a la vez que dispondremos de una representación gráfica de la forma existente del patrimonio arquitectónico. Podemos, de este modo, concluir que los modelos BIM obtenidos sobrepasan el concepto de ¿virtual¿ para calificarse de ¿científico¿, al sustentarse en un sistema de información preciso, constatable e interoperable que queda lejos de los habituales modelos promocionales del patrimonio arquitectónico. El que hemos denominado Modelo de Información del Edificio Histórico o HBIM (Historic Building Information Modelling) nos facilitará un mejor entendimiento de la forma arquitectónica, una verdadera labor de construcción del modelo, con la obtención de los documentos gráficos del proyecto de intervención. El Proyecto HBIM equivaldrá a un sistema de información integrado, con un modelo virtual del edificio histórico y una base de datos enlazada a él, que nos facilitará una gestión eficaz de la planimetría, con una actualización constante de sus vistas, y un inventariado de todos los elementos constituyentes, estructurados por categorías mediantes listados y esquemas interactivos

Desarrollo y validación de un modelo dinámico para una pila de combustible tipo PEM

JORNADAS DE AUTOMÁTICA (27) (27.2006.ALMERÍA)El objetivo de este trabajo es realizar un modelo dinámico detallado de una pila de combustible tipo PEM de 1.2 kW de potencia nominal. El modelo desarrollado incluye efectos como el ’flooding’ y la dinámica de la temperatura y es de utilidad para poder diseñar y ensayar controles tanto de la válvula de purga como de la refrigeración de la pila mediante un ventilador. Se ha desarrollado un novedoso tratamiento de la ecuación experimental que modela la curva de polarización que simplifica considerablemente su caracterización. Por último el modelo realizado ha sido validado con datos tomados de una pila real