Nuvem de pontos e escaneamento 3D

Nuvem de pontos é um nome dado ao produto de uma técnica de escaneamento em 3D que consiste na captação de coordenadas precisas de vários pontos um objeto qualquer, podendo ser desde grandes parques fabris até a captação de fachadas de edifícios, para posterior modelamento em software de design gráfico. A técnica de escaneamento em 3 dimensões é uma ferramenta utilizada há vários anos pelas indústrias bélicas, aeroespacial e hospitalar na criação de modelos de alta confiabilidade, porém o foco do texto se dá na técnica conhecida como time-of-flight.

O scanner à laser em 3D conceitualmente funciona de maneira similar à uma trena à laser onde no interior do equipamento concentra-se um prisma que direciona o feixe de luz em várias direções fazendo com que estas sejam refletidas nas superfícies dos objetos e sendo captadas por receptores que mensuram o tempo e direção destes feixes.

O processo de criação de uma nuvem de pontos consiste basicamente de quatro etapas:

1. Captura de dados: Assim como mencionado, os dados são coletados através da técnica de escaneamento 3D por profissionais treinados que técnicas próprias que minimizam as margens de erros. Geralmente, em função da complexidade do ambiente, são necessários vários escaneamentos em posições diferentes que posteriormente são unidas por meio de software;

2. Registro dos dados: É o processo onde as nuvens de pontos são unidas em um arquivo único;

3. Tratamento: Geralmente o ambiente encontra-se com muitos objetos que não interessam para a medição e não fazem parte diretamente do foco de captação. Estas interferências são retiradas ou omitidas através de software. Esta é a fase mais demorada no projeto, pois é nela que o projetista realiza a modelagem baseada nos dados captados. Dependendo das disciplinas de interesse, podem ser necessários profissionais de outras áreas para trabalharem nestes dados;

4. Distribuição e armazenamento de dados: Consiste basicamente na distribuição dos dados para as áreas de interesse e armazenamento para futuras consultas.

Processo de triangularização de pontos

Este processo é geralmente utilizado em conjunto com outra técnica chamada fotogrametria onde os pontos captados são interligados formando uma rede de triângulos e geralmente (não necessariamente) sobrepostos à imagens do local para a criação de superfícies sólidas e tridimensionais. Esta técnica é muito utilizada na projeção de fachadas de edifícios e curiosamente a indústria de games vêm aplicando esta técnica em larga escala na recriação de cidades.

Além deste método, existem vários outros como por exemplo a triangulação de Delaunay, formas alfa e ball pivoting que consistem na criação de uma rede de triângulos sobre os vértices existentes da nuvem de pontos, enquanto outras abordagens convertem a nuvem de pontos em um campo de distância volumétrico e reconstroem a superfície implícita definida através do algoritmo marching cubes.

O processo de triangularização requer menor interferência do projetista no tratamento das informações porém é bastante restrito quando há necessidade de precisão dimensional.

Fontes:

1. Arquivo pessoal;

2. Wikipedia - 3D scanning - consultado em 21/05/2019 - disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanning.