Reconstrução precisa de modelos 3D com aplicação na preservação digital de patrimônios naturais e culturais

Abstract

Resumo: A preservação digital de patrimônios naturais e culturais é uma das aplicações mais desafiadoras para a reconstrução 3D, já que seus resultados exigem alta fidelidade tanto da geometria quanto da textura do modelo reconstruído. Dentro do processo de reconstrução, após as etapas iniciais de aquisição e alinhamento, os dados de profundidade precisam ser integrados formando um único modelo, onde eventuais buracos devem ser preenchidos e uma malha 3D então é gerada. Uma vez reconstruído o modelo, seguem ainda as etapas de geração de textura, simplificação e visualização do modelo 3D. Nesse processo de reconstrução, esta dissertação se concentra nas etapas que compreendem a reconstrução propriamente dita da superfície do modelo, ou seja, as etapas de integração de vistas, preenchimento de buracos e geração da malha 3D dentro do pipeline desenvolvido pelo grupo IMAGO. Buscando agilizar o processo de reconstrução e torná-lo mais funcional, esta dissertação apresenta uma nova ferramenta para realizar essas etapas, aumentando a interação com o modelo 3D reconstruído e facilitando a realização de análises dos modelos gerados. Esta dissertação também revisa as abordagens do estado-da-arte para a reconstrução 3D e avalia os métodos implementados na nova ferramenta de reconstrução proposta. Além disso, propõe-se também um conjunto de soluções para as limitações apontadas nessa dissertação para o conhecido método de reconstrução Poisson Surface Reconstruc- tion.

Abstract: Digital preservation of natural and cultural heritage is one of the most challenging applications for 3D reconstruction, since its results require high-fidelity of geometry and texture of the reconstructed model. Within the reconstruction process after the initial stages of acquisition and alignment, range data need to be integrated into a single model, where some holes must to be filled then a 3D mesh is generated. Further, there are steps for generating texture, followed by simplification and visualization of the 3D model. In this reconstruction process, this dissertation focuses on steps that comprise the actual reconstruction of the surface of the model, i. e., the steps of integration, hole _lling and 3D mesh generation within the pipeline developed by the group IMAGO. Seeking to accelerate the reconstruction process and make it more functional, this dissertation presents a new tool to perform these steps, to increase interaction with the 3D model and make the analysis of the generated models easy. This dissertation also reviews the approaches of the state-of-the-art for 3D reconstruction and evaluates the methods implemented in the new tool. Moreover, it is also proposed a set of solutions to the limitations described in this dissertation to the known reconstruction method Poisson Surface Reconstruction.