No description available.

Tradicionalment, la reproducció del mon real se'ns ha mostrat a traves d'imatges planes. Aquestes imatges se solien materialitzar mitjançant pintures sobre tela o be amb dibuixos. Avui, per sort, encara podem veure pintures fetes a ma, tot i que la majoria d'imatges s'adquireixen mitjançant càmeres, i es mostren directament a una audiència, com en el cinema, la televisió o exposicions de fotografies, o be son processades per un sistema computeritzat per tal d'obtenir un resultat en particular. Aquests processaments s'apliquen en camps com en el control de qualitat industrial o be en la recerca mes puntera en intel·ligència artificial. Aplicant algorismes de processament de nivell mitja es poden obtenir imatges 3D a partir d'imatges 2D, utilitzant tècniques ben conegudes anomenades Shape From X, on X es el mètode per obtenir la tercera dimensió, i varia en funció de la tècnica que s'utilitza a tal nalitat. Tot i que l'evolució cap a la càmera 3D va començar en els 90, cal que les tècniques per obtenir les formes tridimensionals siguin mes i mes acurades. Les aplicacions dels escàners 3D han augmentat considerablement en els darrers anys, especialment en camps com el lleure, diagnosi/cirurgia assistida, robòtica, etc. Una de les tècniques mes utilitzades per obtenir informació 3D d'una escena, es la triangulació, i mes concretament, la utilització d'escàners laser tridimensionals. Des de la seva aparició formal en publicacions científiques al 1971 [SS71], hi ha hagut contribucions per solucionar problemes inherents com ara la disminució d'oclusions, millora de la precisió, velocitat d'adquisició, descripció de la forma, etc. Tots i cadascun dels mètodes per obtenir punts 3D d'una escena te associat un procés de calibració, i aquest procés juga un paper decisiu en el rendiment d'un dispositiu d'adquisició tridimensional. La nalitat d'aquesta tesi es la d'abordar el problema de l'adquisició de forma 3D, des d'un punt de vista total, reportant un estat de l'art sobre escàners laser basats en triangulació, provant el funcionament i rendiment de diferents sistemes, i fent aportacions per millorar la precisió en la detecció del feix laser, especialment en condicions adverses, i solucionant el problema de la calibració a partir de mètodes geomètrics projectius. / Traditionally, the reproduction of the real world has been shown to us by means of at images. These images used to be materialised by means of paint on canvas, drawings or the like. Today, we still see hand made pictures, by fortune, although most of the images are acquired by cameras and they are either directly shown to an audience, like in the cinema, television or photographs, or they are processed by a computer system in order to obtain a particular result, like in industrial quality assurance or bleeding edge artificial intelligence research. Applying mid-level processing algorithms, 3D images can be obtained from 2D ones, using well known techniques called Shape From X, where X is the method for obtaining the 3rd dimension. While the evolution to the 3D camera begun in the 90s, the techniques for obtaining the most accurate 3D shape need to be continuously improving. The application of 3D scanners has spread signi cantly in the recent years, specially in elds like entertainment, assisted diagnosis/ surgery, robotics, etc. One of the most used techniques to obtain 3D information from a scene is triangulation, and more concretely, triangulationbased laser scanners. Since their formal appearance in scienti c publications, in 1971 [SS71], there have been contributions for solving inherent problems like occlusion avoidance, accuracy improvement, acquisition speed, shape description, etc. All of the methods for obtaining 3D points of a scene is accompained with a calibration procedure, and this procedure plays a decisive role in the performance of the acquisition device. The goal of this thesis is to provide a holistic approach to the problem of shape acquisition, giving a wide survey of triangulation laser scanners, testing the performance of di erent systems, and to give contributions for both improving acquisition accuracy under adverse conditions and solving the calibration problem. In addition, the calibration approach is based on previous works that used projective geometry to this end.

The introduction of 3D technology in the conservation of archaeological heritage has opened the gates for new researches. In the case of glass removed from the ground, their fragile state of conservation requires an extremely careful handle. That might cause its physical damage, so it should be minimized. This PhD thesis deals with the application of 3D technology in the different stages of the conservation and restoration of archeological glass objects. Alternative methods based on the substitution of the original object by its 3D model are offered instead of the traditional ones. The appearance of the glass will be required only at specific times in order to minimize its handle. The development of how to apply these techniques in a methodological way involves alternative procedures, those introduce new materials whose behavior we do not know. For this reason, a chapter has been produced to test them. In particular, we have studied the materials used in the reconstruction of missing areas which have been brought by the incorporation of 3D printed implants. In this way, it has been possible to determinate their rate of compatibility with archaeological glass conservation and restoration treatments. The proposed methodology has demonstrated that 3D technology is applicable in the field of conservation and restoration of archaeological glass. The initial problem of the 3D scanning of this material has been resolved. Furthermore, the handle rate of the objects during the reconstruction of the missing areas and in the creation of packaging has been reduced. The use of thermoplastic resins to build the gap filling has provided excellent results as the implants obtained show highly accuracy when reproducing the depth of objects decoration. Finally, concerned textures have been incorporated to virtual models by photogrammetry. Furthermore, a hypothetical recreation of the gap filling textures has been made too. These visualizations contribute to the complete reconstruction of the objects studied in 3D but without handling the originals in an excessive or unjustified way. As they are not specific from glass, the same process has been carried out on a different archaeological materials. In this way, the virtual reconstruction of an incomplete terracotta sculpture and the visualization of a paleontological skull had been made to support that. Textured models are brought through virtual and augmented reality showing the different stages of the reconstructive process to the potential audience, museum visitors and researchers. / La introducción de las tecnologías 3D en la conservación del patrimonio arqueológico ha permitido abrir nuevas vías de investigación. En el caso de los objetos de vidrio exhumados su frágil estado de conservación exige una manipulación extremadamente cuidadosa, que pone en riesgo su integridad física, por lo que ésta debe reducirse al máximo. La presente Tesis Doctoral muestra la aplicación de las tecnologías 3D en diferentes etapas de la conservación y restauración de objetos de vidrio arqueológico. Se ofrecen así métodos alternativos a los tradicionales basados en la sustitución del objeto original por su modelo 3D de forma que solo es necesaria su presencia en momentos puntuales para una mínima manipulación. Al desarrollar metodológicamente como aplicar estas técnicas se emplean procedimientos alternativos que introducen nuevos materiales cuyo comportamiento desconocemos. Por ello, se ha desarrollado un capítulo para la caracterización de estos nuevos materiales incorporados. En concreto, se han estudiado aquellos utilizados en la fase de reconstrucción del volumen perdido mediante la creación e incorporación de implantes impresos en 3D. De este modo, se ha podido determinar su grado de adecuación y compatibilidad en los tratamientos de conservación y restauración del vidrio arqueológico intervenido. La metodología propuesta ha demostrado que la tecnología 3D es aplicable en el campo de la conservación y restauración del vidrio arqueológico. Se ha resuelto la problemática inicial del escaneado en 3D de este material y se ha reducido la manipulación de los objetos durante las reconstrucciones volumétricas y en la creación de embalajes. La utilización de las resinas termoplásticas para elaborar los fragmentos faltantes ha proporcionado óptimos resultados obteniendo implantes de elevada precisión capaces de reproducir el detalle decorativo de estos objetos. Por último, en los modelos virtuales han sido incorporadas sus correspondientes texturas mediante fotogrametría llevando, también a cabo, la recreación hipotética de los faltantes de manera complementaria. Con ello se facilita la visualización y recuperación completa de los objetos estudiados en 3D sin manipular los originales de forma excesiva o no justificada. Estas visualizaciones no son específicas del vidrio y para dimensionar los resultados en su justa medida, este mismo proceso se ha llevado a cabo con material arqueológico de otra naturaleza permitiendo la reconstrucción virtual de una escultura incompleta de terracota y la visualización de un cráneo paleontológico. Se propone de esta manera como interaccionar, a través de la realidad aumentada, con los modelos texturizados y mostrar como acercar las diferentes fases del proceso reconstructivo a un público potencial, al visitante de exposiciones y a los estudiosos atraídos. / La introducció de les noves tecnologies 3D en la conservació del patrimoni arqueològic ha permès obrir noves vies d'investigació. En el cas dels objectes de vidre exhumats el seu fràgil estat de conservació exigeix una manipulació extremadament acurada, que posa en risc la seva integritat física, de manera que aquesta s'hauria de reduir al màxim. La present Tesi Doctoral mostra l'aplicació de les tecnologies 3D en diferents etapes de conservació i restauració d'objectes de vidre arqueològic. S¿ofereixen així mètodes alternatius als tradicionals basats en la substitució de l'objecte original pel seu model 3D de mena que només sigui necessària la seva presència en moments puntuals per una mínima manipulació. En desenvolupar metodològicament com aplicar aquestes tècniques s'empren procediments alternatius que introdueixen nous materials de comportament desconegut. Per tant, s¿ha desenvolupat un capítol per a la caracterització d'aquests nous materials incorporats. En concret, s'han estudiat aquells utilitzats en la fase de reconstrucció del volum perdut mitjançant la creació i incorporació d'implants impresos en 3D. D'aquesta manera, s'ha pogut determinar el seu grau d'adequació i compatibilitat en els tractaments de conservació i restauració del vidre arqueològic intervingut. La metodologia proposada ha demostrat que la tecnologia 3D és aplicable en el camp de la conservació i restauració del vidre arqueològic. S'ha resolt la problemàtica inicial de l'escanejat en 3D d'aquest material i s'ha reduït la manipulació dels objectes durant les reconstruccions volumètriques i en la creació d'embalatges. La utilització de les resines termoplàstiques per elaborar els fragments mancants ha proporcionat òptims resultats obtenint implants d'elevada precisió capaços de reproduir el detall decoratiu dels objectes. Finalment, en els models virtuals s'han incorporat les textures corresponents per mitjà de la fotogrametria, realitzant també, la recreació hipotètica dels mancants de manera complementària. Amb aquesta pràctica, s'ha facilitat la visualització i recuperació completa dels objectes estudiats en 3D sense manipular els originals de forma excessiva o no justificada. Aquestes visualitzacions no són específiques del vidre i per dimensionar els resultats en la seva justa mesura, aquest mateix procés s¿ha dut a terme amb material arqueològic d'una altra naturalesa, permetent la reconstrucció virtual d'una escultura incompleta de terracota i la visualització d'un crani paleontològic. Es proposa d'aquesta manera com interaccionar, a través de la realitat augmentada, amb els models amb textura i mostrar com acostar les diferents fases del procés constructiu a un públic potencial, al visitant d'exposicions i als estudiosos atrets. / Díaz Marín, MDC. (2017). Desarrollo metodológico para la aplicación de técnicas de adquisición e impresión 3D en conservación y restauración de vidrio arqueológico, y caracterización de materiales relacionados con la fase de reconstrucción [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90472 / TESIS

Aquesta tesi tracta sobre la combinació del control visual i la llum estructurada. El control visual clàssic assumeix que elements visuals poden ser fàcilment extrets de les imatges. Això fa que objectes d'aspecte uniforme o poc texturats no es puguin tenir en compte. En aquesta tesi proposem l'ús de la llum estructurada per dotar d'elements visuals als objectes independentment de la seva aparença.En primer lloc, es presenta un ampli estudi de la llum estructurada, el qual ens permet proposar un nou patró codificat que millora els existents. La resta de la tesi es concentra en el posicionament d'un robot dotat d'una càmara respecte diferentsobjectes, utilitzant la informació proveïda per la projecció de diferents patrons de llum. Dos configuracions han estat estudiades: quan el projector de llum es troba separat del robot,i quan el projector està embarcat en el robot juntament amb la càmara. Les tècniques proposades en la tesi estan avalades per un ampli estudi analític i validades per resultats experimentals. / This thesis treats about the combination of visual servoing and structured light. Classic visual servoing assumes that visual features can be extracted from the images. However, uniform ornon-textured objects, or objects for which extracting features is too complex or too time consuming cannot be taken into account.This thesis proposes the use of structured light patterns for providing suitable visual features independently of the object appearance.Firstly, a comprehensive survey on coded structured light patterns is presented. Then, a new pattern improving the existing ones isproposed. The remaining of the thesis is devoted to position an eye-in-hand robot with respect to objects by using features provided by light patterns. Two configurations are tested. In thefirst one, an off-board video-projector is used while in the second, an onboard structured light emitter is exploited. The techniques proposed in the thesis are supported by theoreticalanalysis and they are validated by experimental results.

This thesis focuses on the problem of 3D acquisition using coded structured light (CSL). In CSL, a projected pattern impinges artificial texture onto the object surface, increasing the number of correspondences in the retrieved image. Finally, 3D acquisition is pursued by triangulation. An active research is being done in CSL techniques for moving scenarios. In this thesis, a review of the main CSL approaches is presented. Afterwards, we perform a deep study of the two most used frequency-based techniques, and a new proposal for automatic selection of the window width using Windowed Fourier Transform (WFT). Using this analysis, we implemented a new technique for one-shot dense acquisition, able to work in moving scenarios. The technique is based on adaptive WFT and DeBruijn coding. The results show the proposed method obtains dense acquisition with accuracy levels comparable to DeBruijn algorithms. Finally, the thesis focuses on the problem of registration in SL. / Esta tesis estudia el problema de la reconstrucción 3D con Luz Estructurada (LE). En LE se proyecta un patrón en la superficie del objecto, a fin de incrementar la textura y el número de correspondencias con la imagen capturada, de la que se extrae la información 3D. Actualmente se trabaja en soluciones de LE para entornos moviles. La tesis presenta un compendio de las principales tecnicas en LE. Además, se estudian en detalles las dos propuestas de análisis frecuencial, proponiendo un algoritmo para el análisis del patrón capturado. Con ésto, se propone un método de un único patrón proyectado, obteniendo reconstrucción densa. La técnica se basa en WFT combinado con codificación DeBruijn. Los resultados muestran niveles de precisión comparables con otras técnicas DeBruijn, pero obteniendo reconstrucción densa. Finalmente, se estudia el problema de registro de reconstrucciones LE.

L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi de les diferents tècniques per alinear vistes tridimensionals. Aquest estudi ens ha permès detectar els principals problemes de les tècniques existents, aprotant una solució novedosa i contribuint resolent algunes de les mancances detectades especialment en l'alineament de vistes a temps real. Per tal d'adquirir les esmentades vistes, s'ha dissenyat un sensor 3D manual que ens permet fer adquisicions tridimensionals amb total llibertat de moviments. Així mateix, s'han estudiat les tècniques de minimització global per tal de reduir els efectes de la propagació de l'error. / The goal of this thesis is to study the different techniques used to register 3D acquisitions. This study detects the main drawbacks of the existing techniques, presents a new classification and provides significant solutions of some perceived shortcomings, especially in 3D real time registration. A 3D hand-held sensor has been designed to acquire these views without any motion restriction and global minimization techniques have been studied to decrease the error propagation effects.