dc.creator | Wispel, Wagner | |
dc.date.accessioned | 2021-08-24T18:42:53Z | |
dc.date.available | 2021-08-24T18:42:53Z | |
dc.date.issued | 2018-02-23 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22052 | |
dc.description.abstract | Three-dimensional (3D) scanning systems can be used in a wide range of applications such as
in cultural heritage, reverse engineering and computer graphics. In general, most of the existing
3D scanning systems are based on the analysis of light patterns captured as images of a
specific surface using a charge-coupled device (CCD) sensor in order to perform the 3D mapping
– operation used to convert two-dimensional (2D) pixels into 3D points –, whose result
is represented as a point cloud. Most of the 3D scanners available in the market are designed
for high resolution and precision. This yields 3D models with a large amount of information
and an increase of the final product cost, since such characteristics require higher value-added
equipments. Therefore, as first contribution of this master’s thesis, is shown the implementation
of a low-cost 3D scanner based on the laser triangulation technique using only a camera and a
line laser generator. A geometrical-based model is proposed to perform the 3D mapping, whose
calibration is based on the use of an object with known real dimensions. Despite the increasing
computer’s processing and storage capacity, the usage of 3D models can become a problem in
applications for remote transmission of data, real time processing or in embedded systems with
limited computational resources. In this way, as second contribution of this master’s thesis, a
progressive compression technique of point clouds is proposed based on the JPEG image compression
technique and cylindrical coordinates. The proposed compression technique allows
to decrease the computational cost associated to the storage process of 3D data. As main results,
the proposed 3D scanning system was implemented with a total cost equal to US$ 77.00
and it showed up capable of generating models of real objects with differences in the dimensions
smaller than 2 millimeters. Additionally, the proposed compression technique generated
computationally eficient results, overcoming other relevant techniques based on octree space
decomposition when analyzing the rate-distortion (R-D) performance. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Baixo custo | por |
dc.subject | Compressão JPEG | por |
dc.subject | Mapeamento 3D | por |
dc.subject | Scanner 3D | por |
dc.subject | Low-cost | eng |
dc.subject | JPEG compression | eng |
dc.subject | 3D mapping | eng |
dc.subject | 3D scanner | eng |
dc.title | Técnica de compressão progressiva de nuvens de pontos e projeto de um scanner 3D de baixo custo | por |
dc.title.alternative | Progressive compression of point clouds technique and a low-cost 3D scanner design | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Sistemas de scanning tridimensional (3D) são utilizados em um grande número de aplicações,
tais como na digitalização de quadros, esculturas e patrimônios culturais, engenharia
reversa e computação gráfica. Basicamente, os sistemas de scanning 3D mais usuais realizam
análises de padrões de luz capturados de uma superfície real utilizando um dispositivo de carga
acoplada ou CCD (charge-coupled device) a fim de realizar o mapeamento 3D – operação de
conversão de pixels bidimensionais (2D) em pontos 3D –, cujo resultado final é representado
na forma de uma nuvem de pontos. A maioria dos scanners 3D disponíveis no mercado são
projetados para uma alta resolução e precisão. Isso acarreta em modelos 3D com uma grande
quantidade de informação e na elevação do custo do produto final, já que tais requisitos exigem
o uso de equipamentos com maior valor agregado. Assim, como primeira contribuição desta
dissertação de mestrado, apresenta-se a implementação de um scanner 3D de baixo custo baseado
no uso da técnica de triangulação a laser utilizando apenas uma câmera e um gerador
laser do tipo linha. É proposto um modelo geométrico utilizado para realizar o mapeamento
3D, cuja calibragem é baseada no uso de um objeto com dimensões reais conhecidas. Apesar
da crescente capacidade de armazenamento e processamento dos computadores, a utilização
de modelos 3D pode se tornar um problema em aplicações com transmissão remota, processamento
em tempo real ou em sistemas embarcados com recursos computacionais limitados.
Desta forma, como segunda contribuição desta dissertação de mestrado, propõe-se uma técnica
de compressão progressiva de nuvens de pontos baseada na técnica de compressão de imagem
do tipo JPEG e no uso de coordenadas cilíndricas. A técnica de compressão proposta permite
reduzir o custo computacional associado ao processo de armazenamento de dados 3D. Como
principais resultados, o sistema de scanning 3D proposto foi construído com um custo total igual
a R$ 250,00 e mostrou-se capaz de gerar modelos de um objeto real com diferenças menores do
que 2 milímetros. Já a técnica de compressão mostrou-se computacionalmente eficiente, superando
técnicas relevantes baseadas em decomposição espacial do tipo octree, quando analisada
a taxa-distorção dos resultados obtidos. | por |
dc.contributor.advisor1 | Machado, Renato | |
dc.contributor.advisor2 | Machado, Renato | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2684900317624442 | por |
dc.contributor.advisor2Lattes | http://lattes.cnpq.br/2684900317624442 | por |
dc.contributor.referee1 | Pinho, Marcelo da Silva | |
dc.contributor.referee2 | Bayer, Fabio Mariano | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7353921163008215 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Ciência da Computação | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |