Digitalización de objetos en 3D

En esta ocasión voy a tratar un tema que puede llegar a ser interesante en relación al mundo de las 3D, que no tiene que ver directamente con Blender, pero que puede ser usado como un complemento al mismo.

Todos sabemos que cuando necesitamos introducir una imagen en 2D al ordenador, para ser visualizado en el monitor, podemos hacer uso de unos periféricos con el nombre de escáner. Este tipo de dispositivos lo que hacen es ir leyendo línea a línea la imagen que se sitúa sobre el cristal del escáner. La imagen leída es transformada a un formato digital, constituida por píxeles, que posteriormente puede ser utilizada de muy diferentes maneras por las aplicaciones informáticas. Así podemos trabajar con ellas en programas de tratamiento de imágenes (Photoshop, GIMP, ...), programas de tratamiento de textos (como por ejemplo el programa Word), programas de maquetación (QuarkXPress, Scribus, ...), programas de generación de páginas web (Dreamweaver, FrontPage, ...) y otros muchos tipos de programas. Como medio sustitutivo a la digitalización de imágenes en 2D, a parte del mencionado escáner, son hoy día muy utilizados otros dispositivos tan habituales como las cámaras de fotos digitales o las cámaras de video digitales.

Podríamos plantearnos pues, si existe algo similar en relación a las imágenes 3D. ¿Existe algún procedimiento que nos permita escanear un objeto real de tal forma que posteriormente podamos disponer de él en formato 3D, en un programa como por ejemplo Blender? La respuesta es rotundamente SI. Existen diferentes dispositivos comerciales que permiten hacer tal cosa. Desgraciadamente, muchos de ellos son equipos que resultan excesivamente caros para alguien que quiera dedicarse al modelado o la animación 3D en forma amateur, como un hobby. Normalmente suelen costar varios miles de euros.

No obstante, existen procedimientos de lo que suele denominarse DIY (Do It Yourself, hágalo usted mismo) con lo que pueden llegarse a obtener imágenes de este tipo a precios realmente económicos.

Voy a comenzar hablando de aquel procedimiento que considero que puede ser el más barato, cómodo y fácil de llevar a cabo para la obtención de modelos 3D. Se trata de un procedimiento que utiliza junto con el ordenador, una webcam y un láser, por ejemplo un puntero láser, junto con un programa gratuito.

Hago aquí un alto para hacer una advertencia de seguridad que considero muy importante en relación a este método y antes de comenzar a explicar el procedimiento. Como se ha indicado el procedimiento utiliza un rayo láser. Los dispositivos que utilizan este tipo de luz, habitualmente vienen etiquetados con un símbolo similar al indicado en la imagen siguiente.



Pues bien, este tipo de luz, hay que manejarlas con extremo cuidado tal y como viene indicado en la página web del Instituto Nacional de Consumo (en relación a productos láser), un extracto de la misma indico aquí:

Los punteros láser, obviamente, debido a su función emiten siempre en el rango visible (400-700nm).

La capacidad de un láser para producir un riesgo vendrá determinada principalmente por los siguientes factores: longitud de onda, duración o tiempo de exposición y potencia o energía del haz.

El nivel de radiación láser al que las personas pueden estar expuestas en circunstancias normales, sin sufrir efectos adversos, se denomina exposición máxima permisible (EMP). Los niveles de EMP representan el nivel máximo al cual el ojo o la piel pueden resultar expuestos sin sufrir los daños derivados de la exposición ni inmediatamente ni después de un período largo de tiempo, estando tales niveles relacionados con la longitud de onda de la radiación, la duración del impulso o el tiempo de exposición, el tejido expuesto al riesgo y el tamaño de la imagen sobre la retina.

En cualquier caso, la exposición a radiación láser debería ser siempre la mínima posible.

Haz láser Clase 1: son los productos láser seguros en todas las condiciones de utilización razonablemente previsibles.

Haz láser Clase 2: son los productos láser que emiten radiación visible en el intervalo de longitudes de onda entre 400 nm y 700 nm, la protección ocular se consigue normalmente apartando el ojo incluido el reflejo parpebral, no obstante, se deben tomar precauciones para evitar la visión continua directa del haz.

Haz láser Clase 3A: Productos láser que son seguros para la visión con el ojo desnudo. Para la emisión láser en el intervalo de longitudes de onda comprendido entre 400 nm y 700 nm, la protección ocular se consigue por las respuestas consistentes en apartar los ojos, incluido el reflejo parpebral. Para otras longitudes de onda el riesgo para el ojo desnudo no es mayor que para los productos láser de clase 1. La visión directa en el haz para productos láser de clase 3A con ayuda de instrumentos ópticos (por ejemplo, prismáticos binoculares, telescopios, microscopios) puede ser peligrosa.

La utilización de los sistemas láser de la clase 3A pueden representar un riesgo no solamente para el usuario, sino para otras personas situadas a una distancia considerable.

Debido a este peligro potencial, solamente aquellas personas que hayan recibido formación hasta un nivel apropiado deberían recibir autorización para ejercer el control de tales sistemas.

Cada producto láser para demostración utilizado para propósitos educacionales en colegios, etc., deberá cumplir todos los requisitos aplicables a los productos láser de clase 1 ó 2 y no deberá permitir el acceso humano a la radiación láser que sobrepase los límites de emisión accesible para los productos de clase 1 ó 2 según el que sea aplicable.

De forma genérica en cuanto a niveles de exposición máxima admisible, la norma comenta que en cualquier caso, la exposición a la radiación láser deberá ser tan baja como sea posible.

Algunos tejidos biológicos tales como la piel, el cristalino del ojo y, en particular la retina pueden manifestar cambios irreversibles provocados por la exposición prolongada a niveles moderados de luz láser.

Si un haz intenso se enfoca sobre la retina, la energía absorbida provoca un calentamiento local y esta quemadura o lesión puede tener como consecuencia una pérdida de visión que, dependiendo de la magnitud de la exposición, puede ser o no permanente.

En términos generales, la piel puede tolerar mucho mejor que el ojo la exposición a la energía de un haz de láser aunque puede producirse eritema, pigmentación, ulceración y carbonización de la piel.

Hechas por tanto estas advertencias sobre seguridad, no me responsabilizo de la mala utilización que cada uno pueda hacer de este tipo de dispositivos.

Pasando de nuevo al procedimiento indicado, decir que aunque en el mismo se indica que se debe utilizar un haz láser, podría ser sustituido por cualquier otro haz de luz que sea muy fino, que podamos conseguir.

El procedimiento aparece descrito en el siguiente enlace: David-Laserscanner



De forma resumida, las instrucciones para llevar a cabo la digitalización 3D por este procedimento sería la siguiente:

¿Qué necesito para construir el escáner 3D?

Una cámara (por ejemplo, una webcam).

Un puntero láser (posiblemente podría ser mejor el láser de un nivel láser, puesto que en lugar de dar un punto, dá una línea).

Dos superficies planas de fondo (pueden utilizarse dos planchas de madera de ocumen).

Un ordenador con el sistema operativo Windows.

El software gratuito David-Laserscanner (En la página mencionada antes también disponen de otro software David-Shapefusion que no es gratuito, lo cual no deja de ser una lástima). Puedes conseguir este software aquí. Además, desde esta misma página puedes conseguir archivos de ejemplo que te permitirán utilizar el programa (sólo parte gratuita) para comprender su funcionamiento (el cual dicho sea de paso es muy simple). No obstante, se dispone de un manual (en inglés) en el siguiente enlace: Manual. Recomiendo la lectura de este manual para comprender el funcionamiento del programa. No es un manual muy largo.

¿Cómo escanear con David-Laserscanner?

Ajustar el fondo y la cámara.

Calibrar la cámara con un click.

Comenzar el escaneo barriendo con la línea láser sobre el objeto.

Exportar el resultado como un objeto con formato .OBJ.

Opcional: Unir varias vistas del objeto con el software David-Shapefusion y exportar con formatos .STL o .PLY (lamentablemente, de nuevo, este punto no es gratuito).

Llegados hasta aquí, os muestro un par de imágenes obtenidas siguiendo este procedimiento, sacadas de la página web del autor del mismo. No obstante, más ejemplos pueden verse en su Galería. Aunque el procedimiento es sencillo los resultados obtenidos no dejan de ser espectaculares.