Registro:
| Documento: | Tesis de Grado |
| Título: | Sistema de escaneo 3D integrado y de bajo costo usando luz estructurada y súper-resolución |
| Título alternativo: | A low cost embedded 3d scanning system using structured-light and super-resolution |
| Autor: | Cuneo, Christian Andrés |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la web: | 2025-06-12 |
| Fecha de defensa: | 2020 |
| Fecha en portada: | 2020 |
| Grado Obtenido: | Grado |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias de la Computación |
| Departamento Docente: | Departamento de Computación |
| Director: | Gómez Fernández, Francisco Roberto |
| Jurado: | Jacobo Berlles, Julio César Alberto; Taubin, Gabriel |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | ESCANER 3D; BAJO COSTO; INTEGRADO; ALTA PRECISION Y EXACTITUD DE CAPTURA; LUZ ESTRUCTURADA; SUPER RESOLUCION; ESCANEO VOLUMETRICO; TALLADO (SPACE CARVING)3D SCANNER; LOW COST; EMBEDDED; HIGH ACCURACY AND PRECISION; STRUCTURED LIGHT; SUPER RESOLUTION; VOLUMETRIC 3D SCANNING; SPACE CARVING |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000608_Cuneo |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nCOM000608_Cuneo.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nCOM000608_Cuneo |
| Ubicación: | Dep.COM 000608 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Cuneo, Christian Andrés. (2020). Sistema de escaneo 3D integrado y de bajo costo usando luz estructurada y súper-resolución. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000608_Cuneo |
Resumen:
El escaneo 3D es utilizado en diversas áreas de investigación tanto científicas como de ingeniería. En la actualidad los escáneres 3D de bajo costo orientados a la investigación requieren un conocimiento técnico complejo previo para su configuración y uso, mientras que los orientados al desarrollo de juegos y aplicaciones no solo carecen de garantías claras de precisión y exactitud, sino que al ser dise˜nados para desarrollo, no tienen una interfaz de usuario. Por otro lado, los escáneres 3D disponibles que sí ofrecen alta precisión y exactitud garantizada y a su vez son relativamente fáciles de usar se ofrecen a precios superiores a los U$D 20,000. Todo esto limita significativamente el acceso a esta tecnología a numerosos grupos de investigación con presupuestos limitados o falta de conocimiento técnico en computación. En esta tesis desarrolló e implementó un sistema de escaneo 3D de alta precisión y exactitud. El escáner se basa en visión estéreo utilizando luz estructurada. El mismo es integrado y de bajo costo con una interfaz de usuario que permite ser calibrado y utilizado por usuarios ajenos al campo. A su vez se desarrollaron dos técnicas de súper-resolución para lograr superar los límites de resolución impuestos por los dispositivos de bajo costo que componen el escáner. La primera está integrada al escáner y está basada en hardware, utilizando una plataforma de movimiento preciso para controlar la posición del objeto escaneado. Mientras que la segunda técnica consiste en un algoritmo de escaneo volumétrico por tallado (space carving). Tanto la implementación del escáner como las técnicas de súper-resolución se evaluaron en su precisión, exactitud y calidad al escanear una serie de objetos de prueba con garantía de fabricación. Se concluye que el escáner 3D desarrollado alcanza niveles de precisión y exactitud comparables con escáneres 3D que cuestan un orden de magnitud de precio más elevado, aunque con un tiempo de adquisición mayor. A su vez el escáner logra alcanzar súper-resolución utilizando la técnica basada en hardware, mientras que la técnica de space carving necesita trabajo adicional para lograr generar superficies limpias a partir del tallado logrado.
Abstract:
3D scanning has found widespread use in several engineering and scientific research areas. As of today, low-cost 3D scanners are either designed for research purposes and require advanced technical knowledge for their setup and use, or they are designed for use in games or other low precision applications and do not have a user interface, therefore requiring even more technical knowledge. On the other hand, highly accurate and precise 3D scanners that offer a seamless user experience are available at approximately U$D20.000 or more. All of this makes this technology inaccessible for research teams all around the globe that work on tight budgets or lack computer vision background knowledge. This thesis includes the development of a low-cost, embedded and easy to use 3D scanner that achieves high accuracy and precision. This scanner uses a low-cost stereo setup and solves the correspondence problem using structured light projected with a low-cost pico-projector. To go past the limits of resolution imposed by the low-cost projection device this work includes the development of two super-resolution techniques. The first one is integrated into the scanner and works by linearly translating the scanned object in controlled super-resolution steps during the capture. The second is complementary and purely algorithmic and generates a volumetric scanning of the object through space carving using the triangulated camera rays. Both the 3D scanner and super-resolution techniques developed in this thesis are tested and validated for the accuracy, precision and quality of the 3D models obtained. This is achieved by scanning reference objects with low error tolerance and statistically and visually analyzing the results. Based on the results obtained we conclude that the 3D scanner developed in this thesis achieves a level of accuracy and precision similar or in some cases better than professional 3D scanners available in the market at a fraction of the cost, but with a higher execution time. At the same time the scanner captures point clouds with super-resolution by using the hardware based super-resolution technique integrated into it, whereas the space carving technique needs additional work for the surface reconstruction phase.
Citación:
---------- APA ----------
Cuneo, Christian Andrés. (2020). Sistema de escaneo 3D integrado y de bajo costo usando luz estructurada y súper-resolución. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000608_Cuneo
---------- CHICAGO ----------
Cuneo, Christian Andrés. "Sistema de escaneo 3D integrado y de bajo costo usando luz estructurada y súper-resolución". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2020.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000608_Cuneo
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