Utilizando fotografias digitais de alta qualidade na geração de textura para modelos 3D : uma abordagem prática na preservação digital de acervos culturais e naturais

Abstract

Resumo: A Preservação Digital 3D é uma área da Computação Gráfica que visa gerar modelos tridimensionais virtuais de objetos que possuem valor cultural ou cientifico. A preservação digital possibilita a visualização realística do objeto através de museus virtuais ou aplicações científicas; e a restauração do objeto preservado, em caso de desgaste natural ou acidentes. Nesta área, a representação detalhada das caracteristicas do objeto é essencial, visto que armazena informações importantes sobre o objeto preservado. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo sobre a geração de textura para modelos tridimensionais. Nele, é feita uma revisão sobre a modelagem da geometria e da fotometria, e é desenvolvido um algoritmo para preservar a aparência do objeto original através do uso de fotografias de alta resolução na geração de textura para o modelo 3D. Os modelos 3D renderizados com as texturas obtidas através do processo desenvolvido neste trabalho são exibidos em um museu virtual. Entre os patrimônios digitalizados estão artefatos indígenas pertencentes ao acervo do Museu de Arqueologia e Etnologia da UFPR, e conchas e fósseis pertencentes ao Museu de Ciências Naturais da UFPR. O algoritmo desenvolvido calcula a textura de um objeto a partir do seu modelo 3D e um conjunto de imagens obtidas por um scanner a laser e uma câmera fotográfica de alta resolução. O método desenvolvido gera texturas de alta qualidade, aumentando substancialmente o realismo do modelo 3D em comparação com texturas geradas apenas por imagens do scanner. Ele também não requer nenhum aparato especial ou um grande número de fotografias coloridas, simplificando seu uso por outros pesquisadores.

Abstract: 3D Digital Preservation aims to generate tridimensional virtual models of objects that have cultural or scientific value. The digital preservation provides realistic visualization of objects through virtual museums or scientific applications; and the preserved object's restoration, in case of natural wear or accidents. In this area, the detailed representation of the object characteristics is essential since they store important information about the preserved object. In this context, this work presents a study about texture generation for 3D models of objects. It makes a review about the geometric and photometric modeling, and develops an algorithm to preserve the appearance of the original object, through the use of high resolution photographs during the 3D models texture generation. The 3D models using the generated texture are exhibited in a 3D virtual museum. Amongst the preserved assets, there are Brazilian Indigenous artworks, from UFPR's Archaeology and Ethnology Museum, and shells and fossils from UFPR's Natural Science Museum. The developed algorithm calculates the texture of an object from its 3D model and a set of images obtained from a laser scanner and a high resolution photographic camera. It generates high quality textures, improving substantially the realism of the 3D model as compared to textures generated only from scanner images. Also, it does not require any special apparatus nor a large number of color images, implifying its use by other researchers.