Técnica de compressão progressiva de nuvens de pontos e projeto de um scanner 3D de baixo custo
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Data
2018-02-23Autor
Wispel, Wagner 
Primeiro orientador
Machado, Renato
Segundo orientador
Machado, Renato
Metadata
Mostrar registro completoResumo
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.
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