Por: Oliver Bürkler, director de Escaneado Láser
Con la expectativa de que el mercado mundial de la construcción crezca a más del 10 % anual, la nueva tecnología será esencial para escanear y categorizar el progreso del lugar de trabajo de manera precisa y eficiente.
Como se describe en la Parte I de esta serie de tres partes, Hybrid Reality Capture patentada de FARO, con Flash Technology es una tecnología que fusiona imágenes panorámicas de 360° con un escaneado de mayor velocidad para crear escaneos a todo color en menos de 30 segundos sin apenas pérdida de precisión en los datos; una herramienta transformadora en este esfuerzo continuo. La segunda entrega de esta serie de tres partes tratará sobre el software que sustenta Flash Technology y cómo funciona cuando se utiliza con los escáneres láser FARO Focus Core, Premium y Premium Max.
Todo se reduce a algoritmos de escalado inteligentes patentados. El resultado incluye todas las imágenes y puntos recopilados capturados por una cámara Ricoh Theta Z1 360° y un escáner láser Focus Core, Premium y Premium Max, lo que da como resultado escaneos a todo color que se ven más nítidos que los escaneos de la misma resolución con métodos tradicionales.
Lanzado al mercado en abril de 2023, Hybrid Reality Capture, con Flash Technology, funciona como un modo de escaneo para los escáneres Focus accesibles a través de la aplicación móvil FARO Stream.
También es importante tener en cuenta que Flash se ofrece con una suscripción de un año para los usuarios de Focus Core y Premium, mientras que Premium Max viene con una licencia perpetua.
Con FARO Stream, disponible gratuitamente en las plataformas iOS y Android, los usuarios pueden beneficiarse de:
- Controle de todos los dispositivos FARO, escáneres láser Focus, Orbis Mobile Scanner y futuros escáneres.
- Registro previo de los escaneos capturados directamente en el campo para ganar confianza en la integridad de los datos y reducir los errores de registro fuera del sitio.
- Recopilación de datos complementarios, como anotaciones marcadas en el escaneo con imágenes o archivos adjuntos.
- Carga de datos capturados directamente en Sphere XG para compartirlos de inmediato con los involucrados.
Con sus datos accesibles a través de FARO Sphere XG, una plataforma de información SaaS basada en la nube, los escaneos Flash Focus Scanner son ideales para empresas y agencias que realizan escaneos de captura de realidad 3D de gran volumen de edificios, infraestructura, corredores, minas y bosques como parte de sus condiciones existentes, monitoreo de progreso y necesidades de planificación previa al incidente.
¿Cómo funciona Flash Technology? (aumento de escala vs. extrapolación)
En el corazón de Flash Technology para la línea de productos Focus se encuentra un proceso llamado escalado de imágenes o interpolación. Ampliación de escala, tal como la define Upscale.media, comienza con una imagen de baja resolución y mejora su calidad visual en niveles más altos.
Lo hace a través de un algoritmo, que interpola entre dos fotogramas. Debido a que no tiene acceso al conjunto de datos completo (es decir, a todos los puntos de datos posibles), lo mejor que puede hacer el software es hacer una estimación basada en una fórmula matemática. Es importante tener en cuenta que esta falta de datos no es un fracaso de ningún tipo. Más bien, es una variable común a la que se enfrenta la ciencia y la ingeniería donde no se conoce un valor intermedio, pero se puede determinar probabilísticamente con una alta probabilidad de precisión basada en otros puntos de datos conocidos.
Históricamente, los ingenieros de software podían emplear la interpolación o el aumento de escala para crear herramientas que permitieran a los usuarios ampliar las imágenes, lo que añadía píxeles. Para crear una imagen ampliada con valores reales, las herramientas de redimensionamiento utilizan los datos de la imagen original para interpolar nuevos valores, lo que les permite añadir píxeles entre los puntos de datos originales. Los ingenieros de software también pueden utilizar la interpolación en los videojuegos, codificando los movimientos de los personajes.
La Hybrid Reality Capture también funciona según estos mismos principios. El escaneo 3D de menor resolución se captura más rápido, lo que genera menos datos, pero esas brechas en los datos se incrementan con los datos capturados de imágenes panorámicas de 360°. Aquí es donde entra en juego el aumento de escala de la imagen. Con Flash Technology, si hay un punto de imagen de la cámara, donde no tiene el punto 3D para él y está buscando a los vecinos de ese punto, el software determina si hay una coordenada 3D para él. Luego, interpola de manera inteligente entre los puntos vecinos para crear un nuevo punto 3D para un píxel coloreado. Si el ángulo de visión es demasiado plano, entonces Flash Technology no crea un punto interpolado en el medio.
En el segundo paso, la tecnología comprueba si el ángulo de incidencia y el paralaje que tienen las dos cámaras soportan ese punto. Si lo admiten, entonces el software lo mantiene y continúa generando la imagen.
A saber:
- Ángulo de incidencia: un rayo de luz incide sobre una superficie en un punto. A partir de ese punto, la línea recta hacia arriba, a 90° con respecto a la superficie, se denomina normal. El ángulo entre la normal y el rayo de luz se denomina ángulo de incidencia. Se mide el ángulo desde la normal, que es de 0 grados, hasta el rayo de luz.
- Paralaje: el desplazamiento aparente o la diferencia en la dirección aparente de un objeto visto desde dos puntos diferentes que no están en línea recta con el objeto. La forma más fácil de visualizar este fenómeno es mirar un objeto y alternar el cierre de los ojos. La imagen que mira parecerá cambiar de posición en relación con el ojo desde el que mira. La posición del objeto no cambió; su percepción de su ubicación, sí.
Una parte crítica de lo que hace que Flash Technology para Focus Core, Premium y Premium Max sea tan intuitiva y fácil de usar es que toda esta conexión de fórmulas, todas las mediciones relacionadas con el ángulo de incidencia y paralaje, qué puntos de datos aceptar y rechazar, y un desglose de lo que son datos reales frente a los datos escalados se completa en lo oculto. Desde la perspectiva del usuario, todo lo que verá es la imagen panorámica híbrida y la composición de escaneo láser 3D completamente coloreada.
Los beneficios adicionales tras bambalinas incluyen:
- Operación de escaneo optimizada: es una funcionalidad de escaneo que cuando un usuario presiona el botón “inicio”, el dispositivo coordina lo que hace el escáner y en qué secuencia para maximizar la eficacia de la velocidad; cuando el escáner comienza a girar, cuándo se capturan las imágenes, etc. Así, por ejemplo, siempre se toma primero la imagen panorámica y luego el escaneo.
- Transmisión optimizada a dispositivos móviles: transferencia optimizada y uso de nubes de puntos en dispositivos móviles para realizar registros en el campo lo más rápido posible y garantizar un uso eficiente del tiempo en el campo.
- Lectura gruesa del inclinómetro: es una manera de medir la nivelación de un escaneo. Tradicionalmente, este paso tarda ~ 10 segundos, pero con Flash Technology, todo lo que se necesita es 1 segundo para obtener los datos necesarios. Si bien una lectura del inclinómetro de 1 segundo es menos precisa que una lectura de 10 segundos, los datos son lo suficientemente precisos para el 99 % de los casos de uso de nuevos clientes existentes y previstos.
También es importante tener en cuenta que, si bien necesariamente hay algunos datos que no se capturan, la pérdida de datos en una imagen de Hybrid Reality Capture, incluso esa pequeña falta de captura no es uniforme en todas las circunstancias. En una línea vertical completa, por ejemplo, Flash Technology tiene resolución completa. Es el espaciado entre esas líneas lo que se incrementa. Expresado en grados, el espejo del escáner láser Focus Core/Premium/Premium Max gira a 100 rotaciones por segundo en 360°. Eso significa que 100 veces por segundo el Focus Scanner crea dos líneas verticales, una delante del escáner y otra detrás de él. Y luego el escáner gira durante 10 segundos para un escaneo. Y en esos 10 segundos crea 2000 líneas, o 2000 pasos por 360° horizontalmente.
Lo que hay que enfatizar aquí es que lo que se está escalando es la nube de puntos 3D, no la imagen en sí. Flash Technology toma los datos anteriores y los actualiza a 4000 pasos horizontalmente después de procesarlos. Esto puede sonar contrario a la intuición, pero es donde Flash Technology lidera el desarrollo del mercado. A lo largo de todo el proceso de captura, la imagen de la PanoCam se mantiene en 23 millones de puntos por fotografía y lo que se está escalando es la nube de puntos en el fondo.
Por lo tanto, para el usuario no hay ningún impacto visual porque la imagen que ve sigue siendo la misma. Antes del escalado, el escaneo de baja resolución solo generaba una coordenada 3D cada cuatro píxeles de la fotografía. Después de escalar, existe una coordenada 3D para casi cada píxel de la fotografía.
¿Por qué es diferente Flash Technology y cuáles son sus casos de uso ideales?
Para los clientes que han estado en el negocio de medición 3D y escaneo láser durante algún tiempo, incluso una revisión superficial de los folletos Focus con sus mejoras en Flash Technology debería dejar en claro los factores distintivos de los productos, pero para los clientes menos experimentados o los posibles nuevos compradores, podría haber una ambigüedad persistente, especialmente cuando otras empresas de escaneo láser también están aumentando las imágenes fotográficas con escaneos 3D.
Las diferencias aquí son varias: la principal de ellas es que Flash Technology funciona como un modo de escaneo independiente para el escáner que se puede encender y apagar según las necesidades.
Otro factor distintivo es el color. Históricamente, los escaneos en color eran un esfuerzo costoso y lento, especialmente para proyectos de gran volumen que requerían cientos de escaneos. Durante un tiempo, esta barrera para la adopción de productos fue tan alta que algunos clientes descartaron por completo el escaneo en color, optando por arreglárselas sin ejecutar entregables aún satisfactorios. Con Flash Technology, debido a que el escaneo en color tarda solo un segundo en capturarse, es probable que Hybrid Reality Capture reavive el interés en esta capacidad y haga que el escaneo en color sea una decisión económica y temporalmente sabia, posiblemente por primera vez desde que se desarrolló el escaneo coloreado.
Flash Technology también tiene la distinción de ayudar a cambiar el mercado hacia una experiencia más visual en general, ya que otras compañías introducen fotografías de alta resolución, videos y captura de imágenes de 360° por su cuenta.
En pocas palabras: Hybrid Reality Capture es una categoría completamente diferente de captura de imágenes, una forma innovadora de pensar sobre la relación entre una imagen panorámica y una nube de puntos 3D. En cierto sentido, se invirtió el proceso. Nadie más comienza con la imagen fotográfica y luego escala la nube de puntos 3D para aumentar los datos. Esto es lo esencial para desbloquear la velocidad de captura sin precedentes.
*Fuentes:Acerca del autor
Oliver Bürkler es el director de Escaneo Láser en FARO Technologies, Inc. Obtuvo sus maestrías en Ingeniería de Precisión e Ingeniería y Administración de Empresas en la Universidad de Ciencias Aplicadas en Múnich, Alemania. Como parte del equipo de gerente de producto del escáner láser FARO 3D, desde hace más de 20 años, Bürkler se centra en el desarrollo del hardware de documentación 3D de FARO y las nuevas innovaciones.