A comparison of hole-filling methods in 3D

This paper presents a review of the most relevant current techniques that deal with hole-filling in 3D models. Contrary to earlier reports, which approach mesh repairing in a sparse and global manner, the objective of this review is twofold. First, a specific and comprehensive review of hole-filling techniques (as a relevant part in the field of mesh repairing) is carried out. We present a brief summary of each technique with attention paid to its algorithmic essence, main contributions and limitations. Second, a solid comparison between 34 methods is established. To do this, we define 19 possible meaningful features and properties that can be found in a generic hole-filling process. Then, we use these features to assess the virtues and deficiencies of the method and to build comparative tables. The purpose of this review is to make a comparative hole-filling state-of-the-art available to researchers, showing pros and cons in a common framework.• Ministerio de Economía y Competitividad: Proyecto DPI2013-43344-R (I+D+i) • Gobierno de Castilla-La Mancha: Proyecto PEII-2014-017-PpeerReviewe

Evaluación de proyectos en asignaturas de automatización y robótica

En este trabajo se presenta la implantación de un sistema de evaluación de proyectos en diversas asignaturas de nuestro departamento relacionadas con la automatización y la robótica. La propuesta docente presentada se basa en la realización por parte de los alumnos de un proyecto abierto de automatización en grupo, en el cual no sólo tienen que diseñar la solución, sino también el problema. La naturaleza abierta del proyecto y el gran número de alumnos, motivó el reparto de los diferentes grupos entre los diferentes profesores de la asignatura. Cada grupo de alumnos tiene al menos dos tutorías con su profesor para acordar el problema a resolver para poder adecuar la complejidad y alcance a los objetivos de la asignatura. La evaluación de los proyectos se realiza mediante una presentación oral el mismo día que el examen escrito de las convocatorias oficiales. La metodología propuesta ha sido implantada con éxitos en diversas asignaturas y han participado más de 600 alumnos durante los últimos años con una gran aceptación tanto por parte del profesorado como de los alumnos

Filling holes in digitized 3D meshes using image restoration algorithms

[ES] En este artículo se propone un método para rellenar huecos en objetos 3D. La idea principal es la de utilizar un algoritmo de restauración de imágenes para reconstruir las partes que se han de completar. Para ello es necesario hacer una transformación de los datos de la superficie 3D en datos de imagen 2D. Por tanto, el algoritmo propuesto parte de una etapa inicial de identificación de huecos. A continuación se hace la selección, para cada hueco, de una porción de malla representativa. Seguidamente se calcula el punto de vista o plano de proyección adecuado para obtener una imagen de rango de esa porción de malla. A la imagen de rango obtenida se le aplica el algoritmo de restauración de imagen. Finalmente, se aplica una transformación inversa 2D a 3D y se integra el éresultado con la malla inicial. Se trata de un algoritmo robusto, válido para diversos tipos de huecos y diferentes tamaños de los mismos.[EN] In this work a method for filling holes in 3D meshes based on a 2D image restoration algorithm is expounded. To do that, data must be converted to a suitable input format, a 3D to 2D transformation is executed by projecting the 3D surface onto a grid. Therefore, the proposed algorithm starts by a first stage of holes identification. Then, a meaningful mesh portiéon is choosen for each hole. Afterward, the suitable plane of projection must be computed to get the range image of the mesh portion. Later, it is applied the restauration image algorithm to the range image. Finally, an inverse transformation 2D to 3D is performed and the new produced data are integrated with the initial mesh. The result is a robust algorithm which works correctly with several kind of holes and for di_erent sizes of them.Este trabajo ha sido parcialmente financiado por los proyectos del Ministerio de Ciencia e Innovacion DPI2008-05444, DPI2009-14024-C02-01, de la Junta de Extremadura PRI09C088 y de la CAM S2009/DPI-1559 (Robocity2030-II).Pérez Hernández, E.; Salamanca Miño, S.; Cerrada Somolinos, C.; Merchán García, P.; Adán Oliver, A. (2012). Relleno de huecos en mallas 3D completas mediante algoritmos de restauración de imagen. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 9(4):429-440. https://doi.org/10.1016/j.riai.2012.09.010OJS42944094Adán, A., & Huber, D. (2011). Análisis de Datos 3D Para Generación Automática de Modelos BIM de Interiores Habitados. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI, 8(4), 357-370. doi:10.1016/j.riai.2011.09.010AIM@SHAPE, Marzo 2007. Aim@shape shape repository. http://shapes.aimatshape.net/.Brunton, A., Wuhrer, S., Shu, C., Bose, P., Demaine, E., 2009. Filling holes in triangular meshes by curve unfolding. In: Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Shape Modeling and Applications (SMI’09). pp. pp. 66-72.Davis, J., Marschner, S., Garr, M., Levoy, M., 2001. Filling holes in complex surfaces using volumetric diffusion. In: Proceedings of the 1st International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission. pp. 428-438.Hinton, G.E., 1999. Products of experts, 1-6.Hu, P., Wang, C., Li, B., Liu, M., 2012. Filling holes in triangular meshes in engineering. Journal of Software 7.(1).Lancaster, P., Salkauskas, K., 1981. Surfaces generated by moving least squares methods. Mathematics of Computation 37 (155), pp. 141-158.Li, Z., Meek, D. S., & Walton, D. J. (2010). Polynomial blending in a mesh hole-filling application. Computer-Aided Design, 42(4), 340-349. doi:10.1016/j.cad.2009.12.006Pérez, E., Salamanca, S., Merchán, P., Adán, A., Cerrada, C., Cambero, I., 2008. A robust method for filling holes in 3d meshes based on image restoration. In: Proceedings of the 10th International Conference on Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems. ACIVS ‘08. Springer-Verlag, Berlin, Heidel- berg, pp. 742-751.Pérez, E., Salamanca, S., Cerrada, C., Merchán, P., Adán, A., 2010. Revisión de técnicas de relleno de huecos en mallas 3d. In: Acta de las XXX Jornadas de Automática.Roth, S., Black, M.J., 2005. Fields of experts: A framework for learning image priors. In: In IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. pp. 860-867.Salamanca, S., Adán, A., Cerrada, C., Adán, M., Merchán, P., Pérez, E., 2009. Reconocimiento de objetos de forma libre a partir de los datos de rango de una vista parcial usando cono curvaturas ponderadas. RIAII; Vol 4, No 1 (2007).Salamanca, S., Merchán, P., Adán, A., Pérez, E., Cerrada, C., 2008. Filling holes in 3d meshes using image restoration algorithms. In: Proceedings of Fourth International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission.(3DPVT 08).Sharf, A., Alexa, M., & Cohen-Or, D. (2004). Context-based surface completion. ACM Transactions on Graphics, 23(3), 878-887. doi:10.1145/1015706.1015814Wang, J., Oliveira, M., 2007. Filling holes on locally smooth surfaces recons- tructed from point clouds. Image and Vision Computing 25 (1), pp. 103-113.Wang, X., Liu, X., Lu, L., Li, B., Cao, J., Yin, B., Shi, X., 2012. Automatic hole- filling of cad models with feature-preserving. Computers & Graphics. [36] (2), 101-110, ¡ce:title¿Virtual Reality in Brazil 2011¡/ce:title¿.Wei, M., Wu, J., Pang, M., 2010. An integrated approach to filling holes in meshes. In: Proceedings of the 2010 International Conference on Artificial Intelligence and Computational Intelligence - Volume 03. AICI ‘10. IEEE Computer Society, Washington, DC, USA, pp. 306-310.Wu, X., Wang, M., Han, B., 2008. An automatic hole-filling algorithm for poly- gon meshes. Journal of Computer-Aided Design and Applications 5 (6), pp. 889-899, cited By (since 1996) 1

ShADEs-3D: A Matlab© toolbox for 3D data acquisition

[EN] This paper presents a toolbox working with MATLAB© allowing 3D data acquisition using active vision techniques. The system is built with low cost components: a webcam connected to one PC USB port, a lamp, two reference planes and a stick. Another advantage is that it is not necessary to know the position of the light source, and just a camera calibration stage is required. It means that it can be used in not very complex working environments. On the other hand, the developed program includes a graphic interface to facilitate its use and learning.[ES] En este trabajo se presenta un toolbox para el programa Matlab que permite la adquisición de datos 3D mediante técnicas de visión activa. Se trata de un sistema constituido por elementos de bajo coste: una cámara (en nuestro caso se ha empleado una webcam conectada al puerto USB del PC), una lámpara, dos planos de referencia y una barra o stick. Otra ventaja que presenta esta herramienta es que no se necesita conocer la posición de la fuente de luz, siendo necesario realizar exclusivamente la calibración de la cámara, lo que permite su empleo en un entorno de trabajo no complejo. Por otro lado, el programa desarrollado es de tipo gráfico lo que facilita su aprendizaje y utilización.Este trabajo ha sido financiado por el proyecto de la CICYT DPI2002-03999-C02.Pérez Hernández, E.; Salamanca Miño, S.; Gallego Martínez, D.; Merchán García, P.; Adán Oliver, A.; Cerrada Somolinos, C. (2010). ShADEs-3D: Una Herramienta para la Adquisición de Datos 3D Bajo el Entorno Matlab©. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 3(1):94-103. http://hdl.handle.net/10251/146406OJS941033

Quick 3d segmentation applied to detection of ornamental elements in point clouds of the cultural heritage

Comunicación presentada a las XXXIX Jornadas de Automática, celebradas en Badajoz del 5 al 7 de Septiembre de 2018 y organizada por la Universidad de ExtremaduraEn este trabajo se presenta un procedimiento de segmentación de datos 3D pertenecientes a obras del patrimonio cultural. El objetivo es, en primer lugar, que el algoritmo sea capaz de separar las zonas ornamentales de las no ornamentales y, en segundo lugar, que el procedimiento sea rápido. Para ello se ha propuesto un método que realiza la segmentación en dos etapas, una primera en la que agrupa zonas en función de la pertenencia de los puntos a planos, y la segunda que usa tres características que son usadas por el algoritmo k-medias para obtener la segmentación definitiva. El procedimiento se ha probado en varias nubes de puntos 3D reales.This paper presents a 3D data segmentation procedure belonging to cultural heritage works. The objective is, first of all, that the algorithm be able to separate the ornamental areas from the nonornamental ones and, secondly, that the procedure be quick. For this, a method has been proposed that performs segmentation in two stages, a first in which 3D points are grouped into zones according to whether they belong to the same plane or not, and thesecond that uses three characteristics that are used by the algorithm. k-means to obtain the definitive segmentation. The procedure has been tested on several real 3D point clouds.Junta de Extremadura y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional: Proyecto IB16162 “Una manera de hacer Europa”. Ministerio de Economía y Competitividad: Proyecto DPI2016-76380-R AEI/FEDER.peerReviewe

Fragmentos de Tartesos. Reconstrucción de un puzzle arqueológico

Acta del IX Congreso Internacional de Estudios Fenicios y Púnicos, celebrado en Mérida del 22 al 26 de octubre de 2018.[ES]: No se concibe el trabajo arqueológico en la actualidad sin la inclusión de nuevas metodologías que faciliten las tareas de investigación y ofrezcan soluciones a problemas que, empleando métodos tradicionales, quedarían sin resolver. Proponemos en este artículo la aplicación de una estrategia de reconstrucción de puzles 3D incompletos sobre una de las piezas más relevantes aparecidas en el yacimiento tartésico de Casas del Turuñuelo (Guareña, Badajoz). Nos referimos a la “bañera/sarcófago” hallada en la estancia principal, de la cual se conservaba in situ únicamente la base y que, gracias a la ingente labor arqueológica, ha podido ser reconstruida parcialmente a partir de otros fragmentos que habían sido utilizados para colmatar el edificio. No obstante, aún existe un número elevado de elementos que no han podido ser ubicados en su posición original. A partir de los datos proporcionados por historiadores y arqueólogos, de los obtenidos de los modelos 3D de alta resolución de los fragmentos y del modelo 3D sintético de cómo podría ser la “bañera/sarcófago”, ha sido posible proponer una solución al problema de la reubicación de las piezas encontradas y ofrecer una reconstrucción del aspecto final de la mencionada “bañera/sarcófago”.[EN]: Nowadays, archaeological work cannot be conceived without the inclusion of new methodologies that facilitate research and offer solutions to problems that would remain unsolved using traditional methods. In this article, we propose the application of a strategy for the reconstruction of incomplete 3D puzzles to one of the most relevant finding appeared in the Tartessian site of Casas del Turuñuelo (Guareña, Badajoz): the so-called “bathtub/sarcophagus”, found in the main room of the building. Only its base was preserved in situ, and some other fragments, which had been used to fill the building, were found scattered. It had been partially reconstructed by archaeologists, but there were some pieces that remained unplaced. Using the data provided by historians and archaeologists and those obtained from the high-resolution 3D models of the fragments and the synthetic 3D model of how the “bathtub / sarcophagus” could be, we propose a solution for the placement of these pieces and offer a recreation of the aforementioned “bathtub/sarcophagus”.Este trabajo se inserta dentro de los Proyectos de Investigación: “Aplicación de tecnologías multisensoriales para la resolución de problemas en el ámbito de la investigación y la conservación del patrimonio arqueológico de Extremadura” (IB16162) de la Junta de Extremadura y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional “Una manera de hacer Europa” y “Construyendo Tarteso: análisis constructivo, espacial y territorial de un modelo arquitectónico en el valle medio del Guadiana” (HAR2015-63788-P) del Plan Nacional I+D+i.Peer reviewe

Actas de las XXXIX Jornadas de Automática, Badajoz, 5-7 de Septiembre de 2018

Se recogen las ponencias presentadas en las XXXIX Jornadas de Automática, celebradas en Badajoz, del 5 al 7 de Septiembre de 2018, dedicadas a la Automática y diferentes campos de la ingeniería como la Educación en Automática, la ingeniería de control, la robótica, la visión por computador, el control por computador, la bioingeniería, la automática marina, el control inteligente, el modelado y simulación.peerReviewe

Creation of parametric object libraries for HBIM models

Comunicación presentada a las XXXIX Jornadas de Automática, celebradas en Badajoz del 5 al 7 de Septiembre de 2018 y organizada por la Universidad de ExtremaduraEl Modelado con Información para la Construcción (Building Information Modelling o BIM, en inglés) es una metodología de trabajo colaborativa que implica el proceso de generación y gestión de datos de un edificio a lo largo de su ciclo de vida. En los últimos años, estos modelos se han adaptado con éxito a la gestión de información en el ámbito de las intervenciones en Patrimonio Cultural, dando lugar a los llamados HBIM (Heritage Building Information Models). Para un uso extensivo de estos HBIM es necesario que existan bibliotecas de objetos paramétricos de los elementos característicos de los estilos arquitectónicos a modelar con esta metodología. El análisis la literatura publicada al respecto revela que la creación de estas bibliotecas es un tema que hasta ahora ha sido escasamente abordado, especialmente en los estilos arquitectónicos no documentados. Este trabajo presenta un procedimiento para la generación de modelos paramétricos de elementos característicos de estilos arquitectónicos no documentados, utilizando como ejemplo ilustrativo el arte Manuelino.Building Information Modeling (BIM) is a collaborative methodology that involves the process of generating and managing data of a building throughout its life cycle. In recent years, these models have been successfully adapted to information management in the field of Cultural Heritage, giving rise to the so-called HBIM (Heritage Building Information Models). For an extensive use of these HBIM it is necessary that there exist libraries of parametric objects for the characteristic elements of the architectural styles to be modelled. The analysis of the published literature reveals that the creation of these libraries is a topic that has been scarcely addressed until now, especially in undocumented architectural styles. This work presents a procedure for the generation of parametric models of characteristic elements of undocumented architectural styles, using Manuelino art as an illustrative example.Junta de Extremadura y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional “Una manera de hacer Europa”. Proyecto de la con ref. IB1612,peerReviewe

Creation of parametric object libraries for HBIM models

Comunicación presentada a las XXXIX Jornadas de Automática, celebradas en Badajoz del 5 al 7 de Septiembre de 2018 y organizada por la Universidad de ExtremaduraEl Modelado con Información para la Construcción (Building Information Modelling o BIM, en inglés) es una metodología de trabajo colaborativa que implica el proceso de generación y gestión de datos de un edificio a lo largo de su ciclo de vida. En los últimos años, estos modelos se han adaptado con éxito a la gestión de información en el ámbito de las intervenciones en Patrimonio Cultural, dando lugar a los llamados HBIM (Heritage Building Information Models). Para un uso extensivo de estos HBIM es necesario que existan bibliotecas de objetos paramétricos de los elementos característicos de los estilos arquitectónicos a modelar con esta metodología. El análisis la literatura publicada al respecto revela que la creación de estas bibliotecas es un tema que hasta ahora ha sido escasamente abordado, especialmente en los estilos arquitectónicos no documentados. Este trabajo presenta un procedimiento para la generación de modelos paramétricos de elementos característicos de estilos arquitectónicos no documentados, utilizando como ejemplo ilustrativo el arte Manuelino.Building Information Modeling (BIM) is a collaborative methodology that involves the process of generating and managing data of a building throughout its life cycle. In recent years, these models have been successfully adapted to information management in the field of Cultural Heritage, giving rise to the so-called HBIM (Heritage Building Information Models). For an extensive use of these HBIM it is necessary that there exist libraries of parametric objects for the characteristic elements of the architectural styles to be modelled. The analysis of the published literature reveals that the creation of these libraries is a topic that has been scarcely addressed until now, especially in undocumented architectural styles. This work presents a procedure for the generation of parametric models of characteristic elements of undocumented architectural styles, using Manuelino art as an illustrative example.Junta de Extremadura y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional “Una manera de hacer Europa”. Proyecto de la con ref. IB1612,peerReviewe

Actas de las XXXIX Jornadas de Automática, Badajoz, 5-7 de Septiembre de 2018

Se recogen las ponencias presentadas en las XXXIX Jornadas de Automática, celebradas en Badajoz, del 5 al 7 de Septiembre de 2018, dedicadas a la Automática y diferentes campos de la ingeniería como la Educación en Automática, la ingeniería de control, la robótica, la visión por computador, el control por computador, la bioingeniería, la automática marina, el control inteligente, el modelado y simulación.peerReviewe