Overview of coded light projection techniques for automatic 3D profiling

Obtaining automatic 3D profile of objects is one of the most important issues in computer vision. With this information, a large number of applications become feasible: from visual inspection of industrial parts to 3D reconstruction of the environment for mobile robots. In order to achieve 3D data, range finders can be used. Coded structured light approach is one of the most widely used techniques to retrieve 3D information of an unknown surface. An overview of the existing techniques as well as a new classification of patterns for structured light sensors is presented. This kind of systems belong to the group of active triangulation method, which are based on projecting a light pattern and imaging the illuminated scene from one or more points of view. Since the patterns are coded, correspondences between points of the image(s) and points of the projected pattern can be easily found. Once correspondences are found, a classical triangulation strategy between camera(s) and projector device leads to the reconstruction of the surface. Advantages and constraints of the different patterns are discussed

Implementation of a robust coded structured light technique for dynamic 3D measurements

This paper presents the implementation details of a coded structured light system for rapid shape acquisition of unknown surfaces. Such techniques are based on the projection of patterns onto a measuring surface and grabbing images of every projection with a camera. Analyzing the pattern deformations that appear in the images, 3D information of the surface can be calculated. The implemented technique projects a unique pattern so that it can be used to measure moving surfaces. The structure of the pattern is a grid where the color of the slits are selected using a De Bruijn sequence. Moreover, since both axis of the pattern are coded, the cross points of the grid have two codewords (which permits to reconstruct them very precisely), while pixels belonging to horizontal and vertical slits have also a codeword. Different sets of colors are used for horizontal and vertical slits, so the resulting pattern is invariant to rotation. Therefore, the alignment constraint between camera and projector considered by a lot of authors is not necessary

An overview of the advantages and constraints of coded pattern projection techniques for autonomous navigation

The absolute necessity of obtaining 3D information of structured and unknown environments in autonomous navigation reduce considerably the set of sensors that can be used. The necessity to know, at each time, the position of the mobile robot with respect to the scene is indispensable. Furthermore, this information must be obtained in the least computing time. Stereo vision is an attractive and widely used method, but, it is rather limited to make fast 3D surface maps, due to the correspondence problem. The spatial and temporal correspondence among images can be alleviated using a method based on structured light. This relationship can be directly found codifying the projected light; then each imaged region of the projected pattern carries the needed information to solve the correspondence problem. We present the most significant techniques, used in recent years, concerning the coded structured light method

Modelatge procedural d’edificis

L’objectiu d’aquest PFC és el desenvolupament d’una eina pel modelatge procedural d’edificis i altres estructures arquitectòniques. El modelatge d’edificis és, per si sol, un bon tema on aplicar‐hi la programació procedural. Un edifici normal compte sempre amb elements que es repeteixen en altura i amplada. El fet de “repetir” una tasca suggereix sempre l’aplicació d’algun tipus de procediment per tal de simplificar i reduir la feina de l’usuari a l’hora de desenvolupar aquesta feina

Segmentació de punts 3D rígids i no rígids obtinguts a partir d’un sistema estèreo

L’estudi consta de dues grans parts que serien la part de dissenyar, desenvolupar i implementar els mètodes de segmentació que ens serviran per separar els punts rígids dels punts no rígids/deformables. I l’altra part seria la d’obtenir reconstruccions 3D a partir d’un sistema estèreo, passant per la calibració de les càmeres del sistema, la realització de captures d’experiments reals, la generació de reconstruccions 3D per finalment posar a prova els mètodes desenvolupats en la part anterior

Modelatge basat en exemples de carrers d’una ciutat

L’objectiu d’aquest projecte és el desenvolupament d’una eina de generació de xarxes de carrers a partir d’exemples. L’eina ha de permetre generar una xarxa de carrers nova que sigui semblant a l’existent en un mapa vectorial donat. A més, també es pretén unir aquesta aplicació amb l’urbanEngine per tal de poder generar vistes en 3D sobre aquestes xarxes de carrers, a més d’ampliar les opcions de l’urbanEngine a l’hora de crear ciutats

Modelatge procedural de ciutats

L’objectiu d’aquest projecte és el desenvolupament d’una eina pel modelatge procedural de ciutats ixarxes de carrers. El modelatge de carrers és, per si sol, un bon tema on aplicar-hi la programacióprocedural. Les ciutats solen comptar amb patrons que es van repetint al llarg del territori. El fet de“repetir” una tasca suggereix sempre l’aplicació d’algun tipus de procediment per tal de simplificar ireduir la feina de l’usuari a l’hora de desenvolupar aquesta tasca. Shan utilitzat bàsicament tres eines diferents: Un modelador 3D, un llenguatge d’scripting i un llenguatge flexible per a definir els edificis

Estudi de l’expansió de carrers en ciutats al llarg del temps

El Projecte s’ha desenvolupat dintre del Grup de Geometria i Gràfics de la Udg on es treballa amb projectes de desenvolupament urbanístic 3D. L’objectiu del projecte consisteix en construir una aplicació per simular l’evolució de ciutats expandint els carrers al llarg del temps. L’aplicació es desenvoluparà dintre del projecte urbanEngine incorporant la possibilitat d’expandir ciutats com una extensió d’aquest. A més es vol dissenyat una interfície gràfica d’usuari que faciliti les tasques de configuració i supervisió del sistema

Disseny i construcció d'un motor 3D en temps real per la Gameboy Advance

El projecte desenvolupat ha tractat l’estudi i disseny d’un motor 3D interactiu a la consolaGame Boy Advance (GBA). La GBA disposa d’un processador ARM7TDMI a 16’78Mhz i no disposa de operacions 3D per-hardware, és una consola lenta en comparació lesque podem trobar al mercat d’avui en dia. Aquest treball, va partir de la construcció d’un prototipus ray-casting per-columna. Després,vàrem adaptar-lo a una estructura de portals i sectors. Més tard,es va introduir el mapeig de sostre/terra i de paisatges. Per últim,vàrem introduir efectes a la renderització per donar més realismeal recorregut del món, com il·luminació, objectes, etc.Tot i que es va estudiar l’arquitectura d’un motor eficient, no estenia prou per arribar a tenir un motor interactiu. Una de lestasques més difícils va ser la part de optimització. Peraconseguir-ho s’ha hagut de substituir operacions a temps realcostoses a temps de execució, replantejar parts de l’algorisme per fer-lo més eficient, entre altres

Entorn de treball per a visualitzar escenes tridimensionals

Creació d'un entorn de treball per tal de visualitzar models tridimensionals en temps real amb dos objectius: proporcionar una interfície gràfica per poder visualitzar interactivament una escena, modificant-ne els seus elements i aconseguir un disseny que faci el projecte altament revisable i reutilitzable en elfutur, i serveixi per tant de plataforma per provar altres projectes

Sistema d'estereovisió amb una càmera

Els sistemes de visió estèreo es basen en la reconstrucció per triangulació a partir de dues càmeres, permetent la representació d’objectes del món real en tres dimensions. L’objectiu d’aquest projecte consisteix a dissenyar i implementar un sistema estèreo amb una sola càmera amb dos petits vidres d’alta transmissivitat davant de la lent, utilitzant la teoria clàssica desenvolupada a partir de dues càmeres. D’aquesta forma obtindrem un sistema molt més compacte que en el cas de tenir dues càmeres, que serà apte per entorns molt reduïts i per escenes molt properes

Editor interactivo de policubos

Hoy en día existen numerosas técnicas para aplicar texturas sobre objetos 3D genéricos, pero los mecanismos para su creación son, en general, o bien complejos y poco intuitivos para el artista, o bien poco eficientes en aspectos como obtener un texturado global sin costuras. Recientemente, la invención de los policubos ha abierto un nuevo espectro de posibilidades a la hora de realizar estas tareas, e incluso otras como animación y subdivisión, de crucial importancia para industrias como el cine o los videojuegos. Desafortunadamente, no existen herramientas automáticas y editables que permitan generar el modelo de policubos base. Un policubo es una agregación de cubos idénticos de forma que cada cubo tiene como mínimo en común una cara con otro cubo. Con la agrupación de estos cubos se pueden generar diferentes figuras espaciales. El objetivo es desarrollar una herramienta para la creación y edición interactiva de un modelo de policubos a partir de un objeto tridimensional, la cual proporcionara una libertad y control al usuario no existente en las herramientas actualmente disponibles

Generació semi-automàtica de façanes procedurals

L’objectiu d’aquest PFC és desenvolupar una eina d’edició de façanes procedural apartir d’una imatge d’una façana real. L’aplicació generarà les regles procedurals de lafaçana a partir de dades adquirides del model que es vol representar, com unafotografia. L’usuari de l’aplicació generarà de forma semi-automàtica i interactiva lesregles de subdivisió i repetició, especificant també la inserció de elementsarquitectònics (portes, finestres), que podran ser instanciats a partir d’una llibreria. Uncop generades, les regles s’escriuran en el format del sistema BuildingEngine perintegrar-se completament dins el procés de modelatge urbà.Aquest projecte es desenvoluparà en Matlab

Modelat d'edificis basats en extrusions procedurals per a skylineEngine

Actualment ens trobem en un món on tot gira al voltant de les noves tecnologies, i un pilar fonamental és l'oci i l'entreteniment. Això engloba principalment les indústries del cinema, videojocs i realitat virtual. Un dels problemes que tenen aquestes indústries és com crear l'escenari on es produeix la història. L'objectiu d'aquest projecte de final de carrera és crear una eina integrada al skylineEngine, que serveixi per crear edificis de manera procedural, on l'usuari pugui definir l'estètica d'aquest edifici, introduint la seva planta i els perfils adequats. El que s'implementarà serà una eina de modelatge per a dissenyadors, que a partir d'una planta i perfils pugui crear l'edifici.Aquest projecte es desenvoluparà a sobre del mòdul de generació d'edificis del skylineEngine, una eina pel modelatge de ciutats que s'executa sobre el Houdini 3D, que és una plataforma genèrica pel modelatge procedural d'objectes.El desenvolupament d'aquest projecte implica:• Estudi de la plataforma de desenvolupament Houdini 3D i de les llibreries necessàries per la incorporació de scripts Python. Estudi de les EEDD internes de Houdini.• Aprendre i manejar el llenguatge de programació Python.• Estudi del codi de l'article Interactive Architectural Modeling with Procedural Extrusions, per en Tom Kelly i en Peter Wonka, publicat a la revista ACM Transactions on Graphics (2011).• Desenvolupament d'algorismes de conversió de geometria d'una estructura tipus face-vertex a una de tipus half-edge, i viceversa.• Modificació del codi Java per acceptar crides sense interfície d'usuari i amb estructures de dades generades des de Python.• Aprendre el funcionament de la llibreria JPype per permetre enllaçar el Java dins el Python.• Estudi del skylineEngine i de les llibreries per la creació d'edificis.• Integració del resultat dintre del skylineEngine.• Verificació i ajust de les regles i paràmetres de la simulació per a diferents edificis