dc.rights.license | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 - Atribución-NoComercial | es_MX |
dc.contributor | J JESUS ESCOBEDO ALATORRE | es_MX |
dc.contributor.author | ROBERTO ALAN BELTRAN VARGAS | es_MX |
dc.contributor.other | director - Director | es_MX |
dc.coverage.spatial | MEX - México | es_MX |
dc.date | 2020-06-02 | |
dc.date.accessioned | 2020-06-02T17:53:19Z | |
dc.date.available | 2020-06-02T17:53:19Z | |
dc.identifier.uri | http://riaa.uaem.mx/handle/20.500.12055/1189 | |
dc.description | RESUMEN
La reconstrucción tridimensional a partir de imágenes tomadas desde cámaras
fotográficas, comprende todas las técnicas ópticas para recuperar información de
profundidad que se pierde en dichas imágenes. Su aplicación es muy extensa en
un sinfín de áreas como la médica donde, por ejemplo, se pueden generar
reconstrucciones tridimensionales a partir de imágenes TAC (Tomografía Axial
Computarizada) y obtener un modelo 3d del órgano o parte del cuerpo del paciente
que ayude a los médicos a comprender mejor una enfermedad y aumentar las
posibilidades de curar al paciente. Otra área es la industrial, donde se aprovecha
las ventajas de éstas técnicas para exploración superficial de fallas y defectos en
tuberías para el transporte de fluidos, defectos en superficies de objetos en línea de
producción, con el objetivo de cuantificar daños o mejorar procesos. Otra de las
áreas donde también se toma ventaja de dichas técnicas, es en la robótica, dotando
a robots con una visión tridimensional con varios fines, un ejemplo, un robot que
puede ir generando un mapa tridimensional de la ruta que va tomando, muy útil para
reconocimiento de lugares donde es difícil el acceso o se expone la vida de una
persona. También se puede encontrar la aplicación en video juegos, el ejemplo más
conocido es el Kinect de Microsoft en sus versiones 1 y 2, donde se aprovecha la
adquisición de la profundidad para detectar una o varias personas para jugar con
gestos que son reconocibles sin un control físico. Cabe mencionar que el Kinect
también ha sido aprovechado en temas de investigación científica, por ejemplo, el
reconocimiento de gestos del lenguaje de señas. Así, se pueden citar muchas
aplicaciones de tales técnicas.
Un problema en común con todas las técnicas de reconstrucción, es que necesitan
de un ambiente controlado para aumentar el porcentaje de recuperación de
profundidad de los pixeles de las imágenes. Para ambientes no controlados, donde
se tiene la luz del sol iluminando al objeto a reconstruir en diferentes horarios, se
han utilizado diversos dispositivos modificados que aumentan o concentran la luz
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del proyector, donde se han conseguido resultados aceptables. Sin embargo, no es
suficiente puesto que la energía emitida por el sol supera en 2:5 la energía de los
proyectores. Otro problema que se aborda, es el de un monitoreo y control a
distancia, ya que teniendo que reconstruir un objeto en horarios con temperaturas
elevadas, es necesario controlar a distancia el dispositivo de reconstrucción.
La presente tesis doctoral, se centra en el desarrollo de un prototipo de un
dispositivo de reconstrucción tridimensional basado en técnicas de luz estructurada
que consiste en un arreglo óptico de dos cámaras, un proyector de imágenes y el
desarrollo de algoritmos lógicos y matemáticos que, en conjunto, obtienen datos de
profundidad de imágenes en dos dimensiones de objetos en ambientes hostiles y
no controlados que pondrían en riesgo al usuario. Se desarrolla una interfaz de
programación de aplicaciones abierta para que cualquier software se conecte y
obtenga las reconstrucciones. El problema de reconstrucciones a la luz del sol, se
aborda con la creación de un algoritmo inteligente que ajusta automáticamente los
parámetros de las cámaras y ajusta las imágenes tomadas mediante un
procesamiento de digital, lo que genera información que aumenta el desempeño de
las reconstrucciones en ambientes no controlados. La arquitectura del sistema
permite un acceso remoto, inalámbrico y en tiempo real desde cualquier dispositivo
con comunicación WIFI a través del estándar IEEE 802.11x, donde el resultado final
es un archivo con un objeto de nube de puntos que representa una reconstrucción
tridimensional del objeto y datos que permiten realizar mediciones en las
coordenadas x, y, z. | es_MX |
dc.description | ABSTRACT
Three-dimensional reconstruction from images taken from cameras, includes all
optical techniques to recover depth information that is lost in these images. Its
application is very extensive in countless areas such as medical where, for example,
three-dimensional reconstructions can be generated from images CAT (Computed
axial tomography) and obtain a 3d model of the organ or part of the patient's body
that helps doctors better understand a disease and increase the chances of curing
the patient. Another area is the industrial one, where the advantages of these
techniques are explored for superficial exploration of faults and defects in pipes for
the transport of fluids, defects in surfaces of objects in the production line, in order
to quantify damages or improve processes. Another area where these techniques
are also taken advantage of, is in robotics, providing robots with a three-dimensional
vision for several purposes, an example, a robot that can generate a threedimensional
map of the route it is taking, very useful for recognition of places where
access is difficult or a person's life is exposed. You can also find the application in
video games, the best known example is the Microsoft Kinect in versions 1 and 2,
where the acquisition of depth is used to detect one or more people to play with
gestures that are recognizable without a control physical. It should be mentioned
that the Kinect has also been used in scientific research topics, for example, the
recognition of sign language gestures. Thus, many applications of such techniques
can be cited.
A problem in common with all reconstruction techniques is that they need a
controlled environment to increase the percentage of depth recovery of the image
pixels. For uncontrolled environments, where there is sunlight illuminating the object
to be rebuilt at different times, various modified devices have been used that
increase or concentrate the projector's light, where acceptable results have been
achieved. However, it is not enough since the energy emitted by the sun exceeds
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the power of the projectors by 2: 5. Another problem that is addressed is that of
remote monitoring and control, since having to reconstruct an object at times with
high temperatures, it is necessary to remotely control the reconstruction device.
The present doctoral thesis focuses on the development of a prototype of a threedimensional
reconstruction device based on structured light techniques consisting
of an optical arrangement of two cameras, an image projector and the development
of logical and mathematical algorithms that, in together, they obtain depth data of
images in two dimensions of objects in hostile and uncontrolled environments that
would put the user at risk. An open application programming interface is developed
for any software to connect and get reconstructions. The problem of reconstructions
in sunlight, is addressed with the creation of an intelligent algorithm that
automatically adjusts the parameters of the cameras and adjusts the images taken
by digital processing, which generates information that increases the performance
of the reconstructions in uncontrolled environments. The system architecture allows
remote, wireless and real-time access from any device with WIFI communication
through the IEEE 802.11x standard, where the end result is a file with a point cloud
object that represents a three-dimensional reconstruction of the object and data that
allow measurements at x, y, z coordinates. | es_MX |
dc.format | pdf - Adobe PDF | es_MX |
dc.language | spa - Español | es_MX |
dc.publisher | El autor | es_MX |
dc.rights | openAccess - Acceso Abierto | es_MX |
dc.subject | 7 - INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA | es_MX |
dc.subject.other | 33 - CIENCIAS TECNOLÓGICAS | es_MX |
dc.title | Dispositivo de reconstrucción tridimensional remoto mediante luz estructurada y visión estereoscópica para ambientes no controlados | es_MX |
dc.type | doctoralThesis - Tesis de doctorado | es_MX |
uaem.unidad | Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas (IICBA) - Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas (IICBA) | es_MX |
uaem.programa | Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas - Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas | es_MX |
dc.type.publication | acceptedVersion | es_MX |
dc.audience | researchers - Investigadores | es_MX |