Prof. Dr. Edison Ferreira Pratini - Arquiteto

Quando a emissora de televisão faz uma reconstituição em três dimensões para provar que um zagueiro estava impedido no jogo ou que a bola não entrou, está usando a fotogrametria, que é a ciência de extrair medidas a partir de fotos ou imagens de um objeto ou cena.

Da mesma forma que na televisão, programas de fotogrametria disponíveis comercialmente permitem que, pela investigação de um conjunto de fotos tiradas de diferentes ângulos, se

obtenha uma representação 3D completa e precisa de um objeto ou cena.

PhotoModeler é um desses programas. Um instrumento poderoso do mesmo tipo que é empregado nas reconstituições da televisão para modelamento e medição baseada na fotogrametria.

Na versão “Lite” analisada e fornecida aqui, pontos e linhas 3D, malhas de superfície e cilindros são criados e exportados nos formatos DXF, 3DS e VRML. Texturas são extraídas diretamente e

automaticamente das fotos e mapeadas sobre o objeto 3D gerado!

Essa versão foi disponibilizada durante algum tempo gratuitamente no site do fabricante: www.photomodeler.com. Hoje só existe no site um “demo” da última versão do programa comercial. Esse demo não tem limitações de funções, mas só aceita o conjunto de fotos

fornecidas para a sua demonstração. Esta versão Lite é mais antiga e limitada mas permite trabalhar com conjuntos de fotos do usuário. Serve para ter uma visão clara das potencialidades da tecnologia fotogramétrica e do programa comercial PhotoModeler.

Aplicações em Arquitetura

PhotoModeler pode ser usado para diferentes tipos de aplicações em arquitetura

Documentar edificações e estruturas antigas de uma forma não intrusiva

Gerar modelos 3D para visualização e estudos

Gerar desenhos de fachadas de estruturas existentes

Gerar fotografias retificadas de fachadas

Modelar elementos complexos como arcos, pilares, etc.

Pesquisar estruturas e objetos existentes

Modelar a partir de simples arquivos históricos para restauração e reconstrução

Modelar e exportar para programas CAD para trabalhos adicionais

Outros campos de aplicação

Arqueologia / Antropologia

Modelamento 3D / Animação

Reconstrução de acidentes (lembra da reconstrução do acidente do Senna?) / Perícias

Engenharia / Medição industrial

Universidade de Brasília

Tutorial

PhotoModeler Lite

Tutorial passo-a-passo

1. Fotografe e transfira as fotos para uma pasta no diretório do PhotoModeler (leia antes “Observações sobre o PhotoModeler Lite” e “Como fotografar para o PhotoModeler” mais adiante neste mesmo documento).

Faça duas ou mais fotos, de diferentes ângulos, de um objeto ou cena;

Escaneie as fotos para um formato digital ou transfira as fotos de câmeras digitais diretamente para o HD; slides podem ser digitalizados num scanner próprio para eles; filmes de vídeo podem ser digitalizados com uma placa digitalizadora adequada.

2. Crie um novo projeto

Abra o PhotoModeler e clique o botão para iniciar o Project Setup;

Sempre clicando , dê os parâmetros solicitados, ajuste a unidade de

medida, os parâmetros da câmera e distância focais utilizadas, insira a foto de uma folha de papel, seus parâmetros de fotografia e medidas e defina as fotos que serão utilizadas para a modelagem;

Importe as fotos para um projeto PhotoModeler.

3. Marque os vértices (ou pontos de controle) e referencie as fotografias

Selecione e abra as fotos na janela principal do PhotoModeler

Usando o modo ponto (Point) ou linha (Line), marque na primeira foto os

vértices das faces que irão compor o objeto (modelo 3D) final. Fica mais fácil e claro

trabalhar com as arestas já marcadas com o modo Line do que visualizar somente os vértices (marcados com Point) de um objeto;

Use as funções Zoom e Pan para aumentar a precisão e facilitar a marcação; da mesma forma, pode-se abrir uma única foto para ocupar toda a tela, usar

os controles Zoom e depois voltar para todas as fotos clicando nos botões no canto direito superior das fotos;

Veja que tenha como referência a foto nº 1 , e use a função

Referenciar para fazer a correspondência entre os pontos nas diferentes

fotos; com esse modo, selecione todos os pontos na foto 1 e, quando passar o cursor

para cada uma das outras fotos, vá marcando os pontos correspondentes. Note que, com um conjunto de pontos selecionados na foto de referência, o processo tem resposta automática, ou seja, referencia-se um ponto e o programa já passa para o próximo na seqüência. Além disso, o PhotoModeler é inteligente e já vai identificando as arestas existentes entre dois ou três pontos referenciados.

Caso hajam pontos em outras fotos que não apareçem na foto nº 1, marque esses

pontos nessas fotos com o modo Line ; mude o número da foto de referência

(neste exemplo, foto 3) e repita o processo de referenciar ;

Use o modo de superfície (Surface) para definir as faces que aparecerão no

modelo 3D final: uma face retangular é definida por duas ou mais superfícies triangulares. Uma superfície triangular é definida selecionando-se três pontos não

colineares. Basta definir um triângulo em uma das fotos; o programa gera as superfícies automaticamente nas fotos que possuem os mesmos pontos já referenciados entre si.

4. Processe a informação

Comande o processamento clicando no botão e o PhotoModeler identificará a geometria do que foi definido nas fotos. Neste momento você já terá o modelo gerado na memória do programa;

OBS.- O modelo 3D gerado pelo PhotoModeler terá uma precisão proporcional à precisão usada na definição do projeto, na marcação dos pontos nas fotos e às próprias fotos.

5. Veja e explore o modelo 3D

Clique no botão Edit e vá para Object Properties...

Edite as propriedades do objeto, lembrando de editar ou criar novo material caso queira aplicar a imagem da foto, e de marcar a opção “Foto como textura”

Clique para abrir a janela do 3D Viewer e ajuste as opções para ver o modelo 3D

resultante;

Use os comandos de Rotação, Zoom e Pan para visualizar o

objeto 3D;

6. Descubra distâncias e exporte seu modelo 3D

Descubra, com precisão, distâncias nas fotos clicando no botão e nos pontos que

se deseja obter a informação;

Exporte o modelo em um formato para CAD ou para a Web.

Observações sobre o PhotoModeler Lite A versão “Lite” do PhotoModeler tem algumas limitações que impedem projetos grandes e/ou muito detalhados:

O tamanho máximo aceito para cada imagem em disco é de 250Kb/imagem. Isto impede que fotos de alta resolução – e portanto precisão nos detalhes da arquitetura - sejam utilizadas nos projetos. Fotos macro de pequenos objetos, porém, retêm bastante detalhe neste tamanho de imagem.

A resolução das fotos feitas com câmeras digitais deve ser ajustada para que a imagem final não ultrapasse 250kb. Isso pode ser feito reduzindo o tamanho da imagem - depois

de obtida – com um editor de imagens tipo PhotoShop ou Paint Shop. Todas as imagens devem ser reduzidas igualmente. Por exemplo, se o tamanho original das imagens for de 1024x768 (resolução em torno de 1.5 Megapixels) seus tamanhos em disco no formato JPG será de aproximadamente 580 Kb cada. Reduzindo em aproximadamente 50% (600x450), o tamanho em disco passa para 205 Kb.

Mesmo que a sua câmera tenha uma lente zoom, TODAS as fotos de um mesmo projeto devem ser feitas com a mesma distância focal, ou seja, não se deve mudar o zoom de

uma foto para outra. Fotografe como se a câmera tivesse uma distância focal fixa.

É necessário registrar a distância focal (mesmo que aproximada) usada para tirar as fotos.

Da mesma forma, para definir os dados da câmera, uma folha de papel A4 ou carta deve

ser fotografada de frente com a mesma distância focal e a mesma resolução das fotos que serão utilizadas no projeto.

O número máximo de pontos (vértices ou pontos de controle) marcados em um mesmo projeto é de 250. Este número é suficiente para a maior parte dos projetos. No entanto, a contagem do número de marcações (pontos) utilizadas é cumulativa, ou seja, mesmo que um ponto seja apagado, estará contabilizado no total do projeto. Caso hajam muitos erros e remarcações num projeto, é aconselhável iniciar um novo projeto, ao invés de

continuar trabalhando em um já muito modificado e salvo várias vezes.

Como fotografar para o PhotoModeler

Tire uma série de fotografias – no mínimo três – de ângulos diferentes, de forma que cada uma delas contenha alguns dos elementos que aparecem em cada uma das outras. É aconselhável que um mesmo elemento (preferencialmente vértice) apareça em, no mínimo, duas fotos, fotografado de pontos de vista diferentes.

A qualidade, nível de detalhe e precisão do modelo 3D final vai depender da qualidade, cuidado e precisão da montagem do projeto. Grande número de fotos nem sempre

significa melhor resultado. Depende da complexidade do objeto.

Ao fotografar arquitetura, evite fotos de fachadas sombreadas, contrastando muito com as iluminadas. Para evitar esses contrastes, fotografe em um dia nublado claro.

Em qualquer caso, suas fotos com céu nublado ficarão com uma cor MUITO melhor se você ajustar o balanço de cores para nublado.. Obtêm-se cores MUITO interessantes em fachadas iluminadas com o sol baixo da tarde (após as 17h).

Câmeras digitais de preço acessível geralmente não têm controles manuais ou

possibilidade de mudar a sensibilidade do “filme”, mas em compensação fornecem fotos mais facilmente manipuláveis (balanço de cores e contraste, exposição, recortes, etc.) em computador.

Use um tripé para facilitar o estudo do ângulo e para garantir a estabilidade, evitando fotos levemente “tremidas”.

O nosso olhar é muito seletivo, tendendo a ver somente o que nos está interessando. Procure ser mais objetivo: olhe todo o quadro da foto e observe as interferências de

postes, cabos de energia, árvores, etc. que estragam um ângulo aparentemente perfeito.

O PhotoModeler trabalha melhor com fotos em ângulo, onde apareçam mais de uma

fachada, em lugar das fotos perpendiculares à fachada. Fotos oblíquas às fachadas podem ajudar a eliminar interferências como postes, árvores, etc.

Fotografe de muitos e diferentes ângulos para ter uma maior escolha final.

Se desejar o modelamento da cobertura de uma edificação, faça fotos vista-de-pássaro.

DIVIRTA-SE, porque todo o trabalho pode (e deveria) ser uma diversão.

Edison Ferreira Pratini é professor da área de representação gráfica do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Brasília.

E-mail: pratini@unb.br