ES2392229B1 - Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas del objeto. - Google Patents

Abstract

Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas del objeto.#El método para la generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas tomadas por al menos dos cámaras calibradas es capaz de generar representaciones de dos dimensiones y volumétricas del objeto. Las representaciones pueden ser un mapa de profundidad, una representación volumétrica o una representación de malla. El método comprende las siguientes etapas básicas: calibrar al menos dos cámaras, calcular algunas coordenadas en 3D de al menos tres puntos que pertenecen al mismo plano del objeto plano, calcular la ecuación del plano comprendido en el objeto plano, seleccionar al menos una región que representa la superficie del objeto plano, en al menos una vista proporcionada por al menos una cámara y, calcular la intersección entre la región seleccionada que representa la superficie del objeto y la ecuación del plano.

Description

MÉTODO DE GENERACiÓN DE UN MODELO DE UN OBJETO PLANO A PARTIR DE VISTAS DEL OBJETO OBJETO DE LA INVENCiÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un método de generación de un modelo de un

objeto plano a partir de vistas del objeto proporcionadas por al menos dos cámaras que toman vistas del objeto. Mediante el método de la presente

invención se pueden obtener representaciones como un mapa de profundidad

del objeto plano, una representación volumétrica del objeto plano y una

representación en malla del objeto plano. El método de la presente invención está especialmente dirigido al modelado de objetos en tres dimensiones mediante el análisis de vistas en dos dimensiones para su posterior reconstrucción en tres dimensiones. Su aplicación va desde la tele-presencia por videoconferencia a la generación de modelos con diversos fines: análisis, educación , recreo, etc.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN El estado de la técnica existente divulga diferentes tipos de métodos

para modelar un objeto. Dichos métodos se clasifican principalmente en

métodos pasivos y métodos activos. En el área de los métodos activos, se

utilizan sensores tales como láser o escáneres de luz estructurada, o también

cámaras del tipo Tiempo-de-Vuelo (Time-of-Flight). Existen otras posibilidades tales como proyectar, con la ayuda de un video proyector, un patrón conocido sobre un objeto y deducir la forma del objeto mediante el análisis de la deformación sufrida por el patrón debida a la forma del objeto.

En el área de los métodos pasivos, la mayoría de las técnicas explotan

la triangulación geométrica que relaciona dos o más vistas del objeto de interés.

La presente invención está en el campo de los métodos pasivos donde se encuentran las siguientes aproximaciones de modelado de objetos basados en vistas:

• Estructura desde Movimiento, SfM (Structure from Motion), que

consiste en estimar el modelo de la escena en frente de una cámara en movimiento. Sin embargo, la técnica es sólo aplicable a un conjunto de

múltiples cámaras estáticas. Generalmente, un algoritmo SfM establece la

correspondencia entre las vistas de un conjunto de puntos en la escena. Mediante el establecimiento de esta correspondencia, es posible triangular la posición de los puntos en las tres dimensiones del espacio en frente de una o

varias cámaras. Desde este punto, existen varias posibilidades para generar

un modelo de un objeto. Una posibilidad es aprovechar la triangulación para calibrar la posición de la cámara a lo largo de su movimiento o la posición de cada cámara estática. Un modelo denso de la forma de la escena puede obtenerse, por ejemplo, por medio de la Forma-desde-Estéreo (Shape from Stereo). Otra posibilidad es asumir que la superficie entre tres puntos cualesquiera es localmente plana. Este modelo se obtiene, por lo tanto, conectando puntos en grupos de tres, por un triángulo. El conjunto de

triángulos en 3D forma una malla que representa la forma del objeto. En este

sentido son conocidos del estado de la técnica , métodos que reconstruyen

partes del objeto plano. En primer lugar, se establecen correspondencias entre

segmentos planos. Se encuentran cuatro puntos por segmento o región y después se induce una homografía . Esta homografía permite establecer la geometría epi polar entre las vistas. Finalmente, el conjunto de segmentos puede posicionarse en 3D .

• Reconstrucción volumétrica en 3D. Esta aproximación abarca desde el

menos hasta el más preciso modelado. Por ejemplo, la caja que delimita el

objeto real, sería un modelo demasiado tosco. Existen modelos más precisos

tales como la Envoltura Convexa (Convex Hull, CH), la Envoltura Visual (Visual Hull, VH) y la Foto Envoltura (Photo Hull, PH). Uno de los modelos

volumétricos más extend idos debido a su buena relación entre precisión y bajo coste computacional es la Envoltura Visual (VH). La Envoltura Visual se obtiene mediante un método denom inado Forma-desde-Silueta (Shape-fromSilhouette, SfS). En una primera fase, la Forma·desde-Silueta extrae las entidades activas de la escena (siluetas del objeto) mediante un conjunto de cámaras. La Envoltura Visual se corresponde, por lo tanto, con el volumen dentro de la intersección de los conos que van desde el centro óptico de las cámaras a través de las siluetas en los planos ópticos de las cámaras. El conjunto de cámaras debe calibrarse intrínsecamente y extrínsecamente de antemano. De este modo, la calibración puede obtenerse usando el conjunto de puntos de control cuyas coordenadas se conocen automáticamente como un conjunto de puntos característicos clave, como en la aproximación de la

Estructura desde Movimiento.

• Forma desde Sombreado, "SfSh" (Shape from Shading), se ocupa de recuperar la forma desde un variación gradual del sombreado en la vista. La idea que está detrás de la Forma desde Sombreado es que la intensidad del

color pueda describirse como una función de la superficie, la forma, y la

dirección de la fuente de luz. La mayoría de los algoritmos SfSh asumen que la

dirección de la fuente de luz es conocida. Los métodos pasivos anteriormente descritos presentan varios inconvenientes en función del método utilizado. En el caso de los métodos

basados en Estructura desde Movimiento (SfM), los inconvenientes surgen de

los objetos sin textura. De hecho, en ausencia de textura sobre la superficie del objeto, el modelo resultante es muy tosco. En el caso de textura muy

limitada pero con suficientes puntos para calibrar el conjunto de cámaras, se puede utilizar el método Forma-desde-Estéreo. Sin embargo, el resultado del

método anterior presenta el inconveniente de que no es capaz de aislar el

objeto de los objetos que forman el fondo o que rodean al objeto que se está modelado. En el caso particular de los métodos descritos anteriormente y que

se basan en encontrar cuatro puntos de un segmento y generar una

homografia, todo el proceso de calibración depende de la posibilidad de establecer correspondencia entre los planos detectados, lo cual no es viable

para objetos sin textura.

Por otro lado, la Envoltura Visual (Visual Hull) obtenida con un método genérico SfS depende principalmente de dos aspectos. En primer lugar, las posiciones de las cámaras determinan el rendimiento del método SfS. Otra limitación de la aplicabilidad de este método es que las siluetas se extraen por comparación con un fondo estático conocido. Esto implica que el objeto no

puede estar presente en la escena cuando se captura el fondo. Consecuentemente, este método sólo es válido para objetos que pueden obtenerse o introducirse fácilmente en la escena pero no para modelar una parte de una habitación, tal como una pared, o un tablero fijo.

Por lo tanto, sería deseable encontrar un método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas del objeto que no dependiera de la textura del objeto a modelar ni de la consecuente limitación que implica la

correcta calibración de las cámaras, así como de la capacidad de trasladar el

objeto a modelar respecto del fondo o de la ubicación en la que se encuentre el objeto.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados anteriormente, la presente invención consiste en un método para la generación

de un modelo de un objeto plano a partir de las vistas del objeto. Dicho método está basado en dos conceptos: la geometría epipolar y la segmentación de la

imagen. La geometría epipolar establece las relaciones geométricas entre dos

o más cámaras que capturan la misma escena. La segmentación de la imagen consiste en generar segmentos (regiones) o áreas de una imagen que tienen características similares: tales como el color.

La presente invención cubre un método que genera un modelo

volumétrico de un objeto plano. El método de la presente invención aprovecha

las relaciones de la geometría epipolar entre dos o más cámaras, y la

segmentación de la superficie del objeto visto por dichas cámaras. El método está separado en dos grandes etapas. La primera etapa consiste en calcular la ecuación del plano en 3D que define la superficie del objeto plano. Para ello, el

método de la presente invención, utiliza la triangulación de tres puntos que pertenecen al objeto plano. La segunda etapa consiste en encontrar el

segmento (región), en una o más vistas, que mejor representa al objeto. Con la

calibración de las cámaras es posible encontrar el rayo definido por cada punto de imagen (pixel) que pertenece al segmento. Finalmente, la representación volumétrica del objeto se determina por la intersección de todos los rayos con

el plano definido por la ecuación del plano en tres dimensiones.

El método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas del objeto de la presente invención, genera una representación seleccionada de entre un mapa de profundidades del objeto plano, una

representación tridimensional del objeto plano y una representación en malla

del objeto plano, mediante al menos las siguientes etapas:

i) calibrar al menos una primera cámara y una segunda cámara; ii) calcular unas coordenadas en 3D de al menos tres puntos que

pertenecen a un plano del objeto plano; iii) calcular una ecuación del plano comprendido en el objeto plano;

iv) seleccionar al menos una región que represente la superficie del

objeto plano, en al menos un plano óptico o de imagen proporcionado por al

menos una cámara ; y, v) calcular la intersección entre la región seleccionada que representa la

superficie del objeto y la ecuación del plano. La etapa i) adicionalmente comprende calcular los parámetros

5 extrínsecos e intrínsecos de al menos la primera cámara y la segunda cámara

resolviendo las ecuaciones para tantos puntos en 20/30, como grados de libertad comprendan las cámaras. El paso ii) adicionalmente comprende:

• seleccionar un punto y un primer punto de imagen, en el que el primer

10 punto de imagen representa el punto seleccionado en el plano de la imagen

proporcionada por la primera cámara , y en el que el punto seleccionado está comprendido en el objeto plano;

• calcular un primer rayo que une el centro de la primera cámara con el primer punto de imagen, y también con el punto seleccionado. (Obviamente, el

15 centro de la primera cámara , el primer punto de imagen y el punto seleccionado, están alineados).

• calcular la proyección del punto seleccionado sobre el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara.

• calcular al menos un segundo rayo por medio de al menos el plano de

20 imagen de la segunda cámara, que conecta el centro de la segunda cámara con el segundo punto de imagen, y también con el punto seleccionado;

• determinar las coordenadas en 3D del punto seleccionado mediante el cálculo del punto de intersección entre el primer rayo y el al menos un segundo rayo;

25 • repetir las etapas anteriores para al menos dos puntos más,

obteniendo al menos las coordenadas en 3D de tres puntos que pertenecen al plano del objeto plano.

La proyección mencionada anteriormente del punto seleccionado sobre el plano de imagen de la segunda cá mara se calcula por medio de una opción 30 de cálculo seleccionada entre manual y semi-automática . La opción de cálculo manual comprende que un usuario, mediante un interfaz gráfico de usuario que muestra al menos el plano de imagen

proporcionado por la segunda cámara , selecciona el punto de imagen que

mejor representa al punto previamente seleccionado mediante el plano de 35 imagen proporcionado por la primera cámara.

La opción de cálculo semi-automático se selecciona de entre un conjunto de niveles semi-automáticos comprendido por un nivel bajo, un nivel

medio y un nivel alto. Para calcular la proyección por el nivel bajo de la opción de cálculo

semi-automático, se realizan las siguientes etapas:

• calcular una línea epipolar en al menos el plano de imagen proporcionado por una segunda cámara, donde la línea epi polar es la línea dibujada sobre el plano de imagen de la segunda cámara que representa el primer rayo por medio de la calibración de las cámaras;

• representar la linea epipolar por medio de la interfaz gráfica de

usuario; y, . seleccionar un segundo punto de imagen sobre la interfaz gráfica de

usuario, donde el segundo punto de imagen es el punto seleccionado a lo largo

de la línea epipolar que mejor representa el punto seleccionado por medio del

plano de imagen proporcionado por la primera cámara. Para calcular la proyección por el nivel medio de la opción de cálculo

semi-automático. se realizan las siguientes etapas: a) determinar una primera área de la imagen que contiene al menos el primer punto de imagen y almacenar al menos un valor de información de

puntos de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de color y una

combinación de los mismos, de al menos el primer punto de imagen y cada

uno de los puntos de imagen que rodean al primer punto de imagen;

b) calcular una linea epi polar en al menos el plano de imagen proporcionado por una segunda cámara , donde la línea epi polar es la línea dibujada sobre el plano de imagen de la segunda cámara que representa el primer rayo por medio de la calibración de las cámaras;

c) determinar una segunda área de la imagen que comprenda al menos un punto de imagen comprendido en la línea epipolar, y almacenar al menos un valor de información del punto de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de color y una combinación de los mismos, de al menos el punto de

imagen contenido en la linea epipolar y cada uno de los puntos de imagen que rodean el punto de imagen contenido en la linea epipolar; d) comparar el valor de información del punto de imagen de la primera

área de imagen con el valor de información del punto de imagen de la segunda

área de imagen;

e) repetir las etapas c) y d) para cada uno de los puntos de imagen que forman la linea epi polar; y f) seleccionar un segundo punto de imagen de entre un grupo de puntos de imagen formado por los puntos de imagen obtenidos en cada repetición por

medio de una opción seleccionada entre manual y automática. La forma

automática comprende seleccionar el segundo punto de imagen como el punto de imagen del total de puntos de imagen que comprende la linea epipolar, para lo cual la segunda área de imagen del punto de imagen comprende un índice de reproducción de la primera área de imagen mayor que un umbral. La forma

manual comprende resaltar con un color predeterminado el segundo punto de

imagen, el cual se selecciona como el punto de imagen del total de puntos de

imagen que comprende la línea epipolar, para lo cual la segunda área de

imagen del segundo punto de imagen comprende un índice de reproducción de

la primera área de imagen superior a un umbral, y seleccionar un punto de

entre los puntos resaltados por la interfaz gráfica del usuario. Para calcular la proyección por el nivel alto de la opción de cálculo semi

automático, se realizan las siguientes etapas: a) determinar un grupo de puntos característicos en al menos los planos de imagen proporcionados por la primera cámara y la segunda cámara. Siendo

estos puntos característicos los localizados en las esquinas y los bordes de cualquier objeto (plano o no plano), y, sobre la superficie de objetos con textura, los puntos obtenidos por el algoritmo de detección de esquinas seleccionado entre el algoritmo de detección de esquinas de Moravec, el algoritmo de detección de esquinas de Harris y Stephens/Plessey, el operador multi-escalas de Harris, el algoritmo de detección de esquinas de Shi y Tomasi, la aproximación de la curvatura de la curva de nivel, la detección característica de DoH (Determinante de Hessianos), DoG (Diferencia de Gaussianos) y LaG (Laplaciana de Gaussianos), el algoritmo de detección de esquinas de Brady y Wang, el algoritmo de detección de esquinas de SUSAN, el algoritmo de

detección de esquinas de Hedley y Trajkovic, el detector de características

FAST, el detector de puntos de síntesis automático con programación genética, los operadores de puntos de interés con afinidad adaptada y cualquier otro del estado de la técnica;

b) emparejar el primer punto de imagen con un punto característico determinado anteriormente;

e) determinar una primera área de imagen que contiene al menos el primer punto de imagen y almacenar al menos un valor de información del

punto de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de color y una

combinación de los mismos para al menos el primer punto de imagen y cada

uno de los puntos de imagen que rodean al primer punto de imagen;

d) calcular una línea epipolar en al menos el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara, donde la línea epipolar es la línea dibujada sobre el plano de imagen de la segunda cámara que representa el primer rayo por medio de la calibración de las cámaras;

e) determinar una segunda área de la imagen que comprende al menos

un punto de imagen comprendido en la línea epipolar, y almacenar al menos un valor de información del punto de imagen seleccionado de entre el color, la

intensidad de color y una combinación de los mismos, de al menos el punto de

imagen contenido en la línea epipolar y cada uno de los puntos de imagen que

rodean el punto de imagen contenido en la línea epipolar; f) comparar el valor de información del punto de imagen de la primera

área de imagen con el valor de información del punto de imagen de la segunda área de imagen;

g) repetir las etapas e) y f) para cada uno de los puntos de imagen que forman la línea epipolar; y

f) seleccionar un segundo punto de imagen de entre un grupo de puntos de imagen formado por los puntos de imagen obtenidos en cada repetición por medio de una opción seleccionada entre manual y automática. La forma

automática comprende seleccionar el segundo punto de imagen como el punto

de imagen del total de puntos de imagen que comprende la linea epipolar, para lo cual la segunda área de imagen del punto de imagen comprende un índice

de reproducción de la primera área de imagen mayor que un umbral. La forma manual comprende resaltar con un color predeterminado el segundo punto de

imagen, que se selecciona como el punto de imagen del total de puntos de

imagen que comprende la línea epipolar, para el cual la segunda área de imagen del segundo punto de imagen comprende un indice de reproducción de la primera área de imagen superior a un umbral, y seleccionar un punto de

entre los puntos resaltados por la interfaz gráfica del usuario. El primer punto de imagen y al menos el segundo punto de imagen,

permiten definir los dos rayos mencionados anteriormente en la segunda sub

etapa y la cuarta sub-etapa de la etapa ii). Un rayo (primer rayo) se define por tres puntos (centro de la cámara, primer punto de imagen y el punto seleccionado) que pertenecen a una linea. El otro al menos un rayo (uno por cámara) está definido por tres puntos (centro de la cámara, segundo punto de imagen, y el punto seleccionado) que pertenecen a una linea.

De esta fomna, el rayo que conecta el centro de la primera cámara con

el punto seleccionado y el rayo que conecta el centro de la segunda cámara con el punto seleccionado se definen por las ecuaciones de línea respectivas

por medio de las siguientes etapas: • obtener la localización en 3D del centro de la cámara del sistema de coordenadas calibrado;

· obtener la localización en 3D del primer punto de imagen y del

segundo puntos de imagen que representan el mismo punto seleccionado en al menos el plano de imagen de la primera cámara y el plano de imagen de la

segunda cámara respectivamente;

• determinar al menos una primera ecuación de línea y una segunda ecuación de línea. La primera ecuación de la línea está descrita por el vector que conecta la localización en 3D del centro de la primera cámara con la

localización en 3D del primer punto de imagen y la segunda ecuación de la linea se describe por el vector que conecta la localización en 3D del centro de la segunda cámara con la localización en 3D del segundo punto de imagen.

A continuación, para determinar las coordenadas de al menos un punto

de 3D mediante el cálculo del punto de intersección entre los al menos dos

rayos comprende además:

• establecer las coordenadas de al menos un punto en 3D cuando el punto de intersección entre los dos rayos pertenece simultáneamente a la

primera ecuación y la segunda ecuación que determinan los dos rayos;

• calcular las coordenadas de un punto en 3D cuya distancia al primer rayo y al menos el segundo rayo es mínima cuando no existe un punto de intersección entre el primer rayo y al menos el segundo rayo.

Por otra parte, la etapa iii) del método de la presente invención adicionalmente comprende calcular la expresión del plano determinado por la

siguiente ecuación:

aNo (X-Xo) + bN.(Y-Yo) + eN· (Z-Zo) = O donde Xo, Yo Y Zo son las coordenadas de un punto en 3D que pertenece al plano del objeto y aN, bN y CN son las coordenadas de un vector N normal al plano. El vector N normal al plano es el producto vectorial de dos vectores pertenecientes al plano y definidos por al menos tres puntos en el plano del objeto plano.

Además, la etapa iv) del método de la presente invención se realiza por medio de una opción seleccionada entre manual y automática;

La opción manual comprende al menos las siguientes etapas:

• calcular una sub-región que comprende seleccionar cada uno de los puntos de imagen que rodean un punto de imagen seleccionado por medio de la interfaz gráfica del usuario. Estos puntos de imagen cumplen con un criterio de similitud. El criterio de similitud es una comparación predeterminada entre valores de información de los puntos de imagen seleccionados de entre el

color, la intensidad de color y los valores de información de los puntos de

imagen seleccionados entre el color y la intensidad de color de cada uno de

dichos puntos de imagen que rodean el punto de imagen;

• repetir la etapa anterior para tantas sub-regiones como establezca el

usuario: y

• formar una región del objeto plano mediante la conexión de las subregiones calculadas anteriormente.

Por otra parte, la opCión automática comienza con el cálculo del punto seleccionado, el primer punto de imagen y al menos el segundo punto de

imagen definido anteriormente en la opción de cálculo semi-automático para

calcular la proyección del punto seleccionado sobre el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara (tercera sub-etapa de la etapa ii del método). La opción automática comprende al menos las etapas siguientes:

• seleccionar al menos dos puntos de imagen en un mismo plano de

imagen que mejor representen los al menos dos puntos del objeto plano, en el

que estos dos puntos de imagen se seleccionan de entre los dos primeros puntos de imagen en el plano de imagen de la primera cámara y los dos segundos puntos de imagen del plano de imagen de al menos la segunda cámara;

• almacenar los valores de la información del punto de imagen

seleccionados de entre el color y la intensidad de color de los puntos de

imagen comprendidos en el segmento de línea que conecta los dos puntos de imagen seleccionados en la etapa anterior;

• calcular un histograma de dos dimensiones que represente en una dimensión todos los posibles valores de información del punto de imagen que

ha dado el punto de imagen en el dominio del espacio, y en la otra dimensión,

el número de veces que un cierto valor de información del punto de imagen

seleccionado entre el color y la intensidad de color ha aparecido en el segmento de linea. Por lo tanto, el histograma presenta picos para los valores

de la información del punto de imagen seleccionado entre el color y la intensidad de color más repetidos;

• identificar, para cada pico del histograma, los puntos de imagen, que

comprendidos en el segmento de línea, tienen los valores de información del punto de imagen de color e intensidad de color representados en cada uno de los picos;

• calcular una sub-región para cada uno de los puntos de imagen

identificadores que se forman por los puntos de imagen que rodean al punto de imagen identificador y que cumplen con el criterio de similitud;

• repetir la etapa anterior para tantas sub-regiones como puntos de

imagen identificadores que se hayan identificado; y

• formar una región del objeto plano mediante la conexión de las subregiones calculadas anteriormente.

Para calcular la intersección entre la región que representa la superficie del objeto y la ecuación del plano, el método de la presente invención

adicionalmente comprende las siguientes cuatro sub-etapas:

• encontrar, para cada región formada en el plano de imagen de la

primera cámara , al menos un rayo que pasa a través del centro de la primera cámara y de un punto comprendido en cada región ;

• encontrar el punto de intersección entre dicho al menos un rayo y el

plano. Este punto de intersección representa las coordenadas en 3D de un

punto que pertenecen a un objeto plano real;

• repetir las dos sub-etapas anteriores para cada punto que forma la región y formar una nube de puntos cuando se forma la región para al menos

dos puntos;

• unir los puntos de intersección encontrados por al menos la primera

cámara dentro de la región seleccionada.

Las cuatro sub-etapas anteriores se repiten opcionalmente reemplazando la primera cámara con la al menos segunda cámara. Además, las cuatro sub-etapas mencionadas anteriormente se ejecutan sólo una vez con al menos la segunda cámara. Por lo tanto la primera cámara puede

reemplazarse con la segunda cámara o cualquier otra cámara comprendida en

un sistema basado en dos o más cámaras.

Con todas las etapas y sub-etapas del método de la presente invención descritas de esta forma , los elementos para generar cualquiera de las

representaciones seleccionadas se obtienen desde un mapa de profundidad del plano del objeto, una representación volumétrica (también conocida como representación tridimensional) del objeto y una representación de malla del plano del objeto.

El método adicionalmente comprende las siguientes etapas para realizar la representación del mapa de profundidad del objeto plano:

• seleccionar una región plana perteneciente al objeto a modelar;

• analizar en un plano de imagen de una cámara específica , los puntos

de imagen de la región correspondientes a dicha región plana;

• calcular, para cada punto, la distancia desde el centro de la cámara a cada punto de la región plana;

• repetir las dos etapas anteriores para cada punto perteneciente a la

región plana ; y,

• representar el mapa de profundidad con las distancias anteriormente

calculadas y otorgando un valor seleccionado entre cero y un primer valor

predeterminado a todos los puntos que estén comprendidos en la región plana seleccionada. Para todos los puntos que no están comprendidos en la región

plana seleccionada pero que pertenecen al plano de imagen , se asigna un

segundo valor predeterminado. El método comprende las siguientes etapas para realizar la

representación volumétrica del objeto plano:

•

definir un sistema común de coordenadas mediante la calibración de una disposición de cámaras formado por al menos dos cámaras;

•

definir una caja delimitante que comprenda el objeto a modelar con referencia al sistema de coordenadas definido;

•

dividir la caja delimitante en pequeños elementos de volumen denominados voxel ;

•

determinar para cada voxel comprendido en la caja delimitante si dicho voxel está ocupado mediante un algoritmo seleccionado entre un algoritmo

sencillo y un algoritmo perfeccionado; y,

• representar la representación volumétrica mediante la representación

de los voxel ocupados. El algoritmo sencillo comprende realizar las siguientes sub-etapas: 5 • calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

• calcular la distancia desde el centroide a un punto de la nube de puntos; y,

• etiquetar el voxel como "ocupado" si la distancia calculada anteriormente entre el centroide y el punto de la nube de puntos es inferior a 10 un umbral predeterminado, y etiquetar el voxel como "no ocupado" si la

distancia calculada anteriormente es superior al umbral predeterminado. Mientras que el algoritmo perfeccionado comprende realizar las

siguientes sub-etapas:

• calcular las coordenadas del centroide de cada voxel; 15 • calcular la distancia desde el centroide al centro de la cámara;

• identificar el punto en la nube de puntos con la distancia minima al centroide y la longitud del rayo que pasa a través del voxel y el centro de la

cámara ;

• calcular la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y 20 el centro de la cámara; etiquetando el voxel como "ocupado" si la distancia

calculada anteriormente entre el centroide y el centro de la cámara es mayor o

igual que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara y en caso contrario etiquetar el voxel con "no ocupado"; y

• aplicar mejoras sobre al algoritmo mejorado mediante unas mejoras 25 seleccionadas entre:

o una intersección por volúmenes que se obtiene mediante las dos siguientes sub-etapas:

• determinar la ocupación de los voxel que usan el centro de la

cámara proporcionado por la primera cámara y al menos la segunda 30 cámara independientemente; y,

• etiquetar el voxel como "ocupado" si y sólo si está etiquetado como 'ocupado' en cada una de las vistas proporcionadas por la primera cámara y la al menos segunda cámara;

o una ocupación por grosor, que comprende las siguientes sub-etapas: 35 • seleccionar el grosor "T" del objeto plano;

• calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

• calcular la distancia desde el centroide al centro de la cámara;

• identificar el punto en la nube de puntos con la distancia minima al centroide y la longitud del rayo que pasa a través del voxel y el punto

en el centro de la cámara;

• calcular la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara; y

• etiquetar el voxel como ocupado si la distancia calculada anteriormente entre el centroide y el centro de la cámara es mayor o

igual que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara, y más pequeño que la distancia entre el

punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara más

el grosor "T" y en caso contrario etiquetar el voxel como "no

ocupado";

o intersección por volúmenes con ocupación por el grosor que obtiene la intersección de los diferentes volúmenes mediante las siguientes sub-etapas:

• determinar la ocupación de los voxel usando el centro de la cámara proporcionado por la primera cámara y al menos la segunda cámara

independientemente;

• seleccionar el grosor "T" del objeto plano;

• calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

• calcular la distancia desde el centroide al centro de la cámara;

• identificar el punto en la nube de puntos con la distancia mínima al

centroide y la longitud del rayo que pasa a través del voxel y el punto

en el centro de la cámara;

• calcular la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos

y el centro de la cámara;

• etiquetar, en cada vista proporcionada por la primera cámara y la segunda cámara el voxel como "ocupado" si la distancia calculada anteriormente entre el centroide y el centro de la cámara es mayor o

igual que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara y menor que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara más el

grosor "T" y etiquetar el voxel como "no ocupado" en caso contrario;

y,

• etiquetar el voxel como "ocupado" si y sólo si está etiquetado como

"ocupado" en cada una de las vistas proporcionadas por la primera

cámara y la al menos segunda cámara;

Por otra parte, para realizar la representación en malla del objeto plano

se realizan las siguientes etapas:

• determinar tres puntos por cada superficie localmente plana

comprendida en el objeto plano;

• unir los tres puntos formando un triángulo;

• unir los triángulos obtenidos formando una malla; y,

• representar la malla.

La descripción de este modo descrita se ha realizado principalmente en base a dos cámaras, extendiéndose a cualquier número de cámaras donde las

referencias a la segunda cámara y el plano de imagen producido por la segunda cámara se reemplazan por la tercera cámara y el plano de imagen de la tercera cámara , la cuarta cámara y el plano de imagen de la cuarta cámara,

etc. Lo mismo que ocurriría con el segundo punto de imagen.

Un modelado rápido de cualquier objeto que comprende segmentos

planos se obtiene por las etapas descritas anteriormente del método de la

presente invención. Esto se debe al proceso de calibración que es fácil y sólo

se realiza una vez para una configuración determinada de cámaras.

El modelado de objetos por medio de técnicas basadas en vistas está estrechamente relacionado con los métodos SfS y SfM. La gran ventaja de la

presente invención sobre dichos métodos es que hace posible seleccionar la

superficie del objeto manualmente o automáticamente, haciendo posible superar la limitación de la textura que tiene el método SfM. La presente

invención puede aplicarse sobre una estancia no preparada con muebles

estáticos, que implica una limitación del método SfM. Dichos métodos basados

en las técnicas SfS sólo pueden usarse después de la selección manual de los segmentos. No es posible determina r el plano, y por lo tanto, se obtiene una

representación tosca de la Envoltura Visual (Visual Hull).

La presente invención incluye dos modos para obtener un modelo de un objeto, manual o semi-automático. La presente invención permite el control en cada etapa de un proceso semi-automático en contraposición con los métooos

de la técnica anterior basados en las técnicas SfM o SfS, permitiendo un

resultado más controlado del método. BREVE DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un diagrama de fiujo del método de la presente

invención en el que se muestran las principales etapas del método.

La figura 2 muestra una implementación del método de la presente invención en el que se muestran un objeto plano, un punto "P" comprendido en el objeto plano, tres cámaras y un sistema global de coordenadas.

La figura 3 muestra un diagrama de flujo del método de la presente

invención para calcular las coordenadas en tres dimensiones de tres puntos

que pertenecen al mismo plano.

La figura 4 muestra una implementación del método de la presente invención en el que se muestra la opción manual para seleccionar la

proyección de un punto.

La figura 5 muestra una implementación para las etapas del método de la presente invención correspondiente al nivel bajo de cálculo semi-automático

de la proyección de un punto.

La figura 6 muestra una realización para las etapas del método de la presente invención para un nivel medio y alto de la totalidad de niveles semiautomáticos para el cálculo de la proyección del punto seleccionado.

La figura 7 muestra una realización del método de la presente invención para calcular las regiones y sub-regiones comprendidas en el objeto plano por

medio de un modo automático.

La figura 8 muestra una realización del método de la presente invención aplicada al cálculo del objeto plano. DESCRIPCiÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACiÓN DE LA INVENCiÓN En adelante en este documento se realiza , con carácter ilustrativo y no

limitativo, una descripción de varias realizaciones de la invención, haciendo referencia a la numeración utilizada en las figuras.

La figura 1 muestra un diagrama de fiujo del método de la presente

invención en el que se muestran las principales etapas del método. Las etapas

del método son: calibrar al menos dos cámaras (1), calcular las coordenadas en 3D de al menos tres puntos que pertenecen al mismo plano del objeto plano (2), calcular la ecuación del plano comprendido en el objeto plano (3),

seleccionar al menos una región que representa la superficie del objeto plano, en al menos un plano de imagen proporcionado por al menos una cámara (4) Y

calcular la intersección entre la región seleccionada que representa la

superficie del objeto y la ecuación del plano (5). Por medio de estas etapas, se obtiene una representación seleccionada de entre un mapa de profundidad (6) del objeto plano, una representación volumétrica (7) del objeto plano y una representación de malla (8) del objeto plano.

La figura 2 muestra una implementación del método de la presente invención en la que se muestran un objeto plano (10), un punto P (11) comprendido en el objeto plano, una primera cámara (12), una segunda cámara (13), una tercera cámara (14) y un sistema global de coordenadas (15). Para calibrar las tres cámaras anteriores con respecto al sistema de

coordenadas global, se calculan los parámetros extrínsecos por medio de las matrices de traslación y rotación que relacionan el sistema de coordenadas

interior de cada cámara (12A, 13A, 14A) con el sistema de coordenadas global (15). Adicionalmente, los centros de cada cámara OL (12B), Oc (13B) y OR (14B) que pueden ser opcionalmente el punto focal de cada cámara , asi como los planos de imagen (12C, 13C, 14C) proporcionados por cada una de las tres cámaras (12, 13, 14), se obtienen con la calibración intrinseca de cada cámara. Sobre cada uno de los planos de imagen (12C, 13C, 14C), también se muestra el punto de imagen (PL, Pe, PR) que representa el punto seleccionado P (11). Además, muestra cómo se calculan las partes que comprenden geometria epipolar. En primer lugar se calcula un rayo (13E) que une, por ejemplo, el centro (Oc) de la segunda cámara con el punto de imagen (Pe) del plano de imagen que representa el punto seleccionado P (11). Puede obtenerse otro rayo (12E, 14E) para cada cámara con un procedimiento similar. A continuación se calculan las lineas epipolares (12D, 140) sobre el plano de imagen de la primera cámara y sobre el plano de imagen de la

tercera cámara respectivamente, siendo las líneas epipolares las proyecciones

calculadas del rayo (13E) sobre el plano de imagen de la primera cámara y

sobre el plano de imagen de la tercera cámara respectivamente. Las líneas

epipolares (120 y 140) están dibujadas sobre el plano de imagen (12C, 14C) de cada una de las cámaras. Las proyecciones del rayo (13E) sobre el plano de imagen se calculan con la calibración de las cámaras que está basada a su

vez sobre el sistema de posición global. La figura 3 muestra un diagrama de fiujo del método de la presente

invención para calcular las coordenadas en 3D de al menos tres puntos que

pertenecen al mismo plano. La primera etapa es seleccionar un punto del

plano comprendido en el objeto plano por medio del plano de imagen proporcionado por la primera cámara (30). La segunda etapa es calcular la proyección del punto seleccionado sobre el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara por un modo manual o semi-automático (31). La tercera elapa es definir dos rayos por medio del plano de imagen de la primera cámara y el plano de imagen de la segunda cámara, uno por cámara y el punto

seleccionado, que conecta el centro de la primera cámara con el punto

seleccionado y el centro de la segunda cámara con el punto seleccionado (32). La cuarta etapa es determinar las coordenadas del punto seleccionado en 3D calculando el punto de intersección entre los dos rayos (33). La quinta etapa es

repetir las etapas anteriores hasta que se obtienen las coordenadas en 3D de

los tres puntos que pertenecen al plano del objeto plano (34).

La figura 4 muestra una implementación del método de la presente invención para la opción manual de calcular la proyección de un punto

seleccionado sobre el plano de imagen de la segunda cámara . La implementación comprende un objeto plano (40) que a su vez comprende tres puntos P" P" y P3, una primera cámara (41) que comprende un plano de imagen (41A) mostrado por una interfaz gráfica de usuario (43), una segunda cámara (42) que comprende un plano de imagen (42A) mostrado por medio de la interfaz gráfica de usuario (44). Un usuario (45), mediante la interfaz gráfica de usuario (44) que muestra el plano de imagen (42A) de la segunda cámara (42), selecciona el punto de imagen que mejor represen la el punto seleccionado anterionmente por medio del plano de imagen (41A) de la primera cámara (41). También se muestran los centros de la primera y la segunda cámara OL y OR, así como los rayos (46A, 46B, 46C, 47A, 47B, 47C) que unen los centros (O" O,) de las cámaras con los puntos de imagen mostrados (Pi , Pi, Pi) o seleccionados (P,", Pi ', Pi ') por el usuario (45), que también unen los puntos (P" P" P3) comprendidos en el objeto plano (40).

La figura 5 muestra una implementación para las etapas del método de la presente invención correspondientes al nivel bajo del cálculo semi

automático de la proyección de un punto "P" seleccionado por medio del plano de imagen (51 A) de la primera cámara (51) sobre el plano de imagen (52A) de la segunda cámara (52). La primera etapa es seleccionar un primer punto de imagen (P,) del plano de imagen (51 A) que representa un punto seleccionado (P) del objeto plano (50) por medio de una interfaz (53) que representa el punto seleccionado en el plano de imagen de la primera cámara (51). La segunda etapa es calcular un primer rayo "infinito" que pasa a través del centro (O,) de la primera cámara (51) Y el primer punto de imagen (P,). Para mejorar la comprensión, el primer rayo (55) y el segundo rayo (56) se muestran con una linea continua desde el centro de las cámaras al punto P, y con líneas discontinuas desde el punto P al infinito. Como las coordenadas en 3D del centro (O,) y el primer punto de imagen (P,) son conocidas, las coordenadas

del primer rayo se calculan automáticamente. La tercera etapa es calcular la

línea epipolar (57) sobre el plano de imagen de la segunda cámara (52). La línea epipolar es la línea sobre el pla no de imagen de la segunda cámara que

representa el primer rayo. La línea epipolar (57) se representa como una línea

(57A) sobre la interfaz del usuario (54). En la cuarta etapa, el usuario selecciona un segundo punto de imagen (P,) como un punto de imagen a lo largo de la linea epipolar (57) que mejor representa el punto seleccionado (P) por medio de la interfaz de usuario (54) conectada a la segunda cámara (52).

Dado que la diferencia entre el nivel medio y el nivel alto de todos los

niveles semi-automáticos se basa principalmente en el hecho de que el nivel alto comprende adicionalmente calcular los puntos característicos por medio

de los algoritmos de detección de esquinas del estado de la técnica , la implementación de la figura 6 sirve para mostrar las etapas del método

comprendido en el nivel medio así como en el nivel alto.

La figura 6 muestra una realización para las etapas del método de la

presente invención para el nivel medio y el nivel alto de la opción de cálculo

semi-automático para el cálculo de la proyección del punto seleccionado por el plano de imagen proporcionado por la primera cámara sobre el plano de

imagen proporcionado por la segunda cámara . La primera etapa del métooo

mostrada en la realización de la figura 6 es seleccionar un punto P del objeto plano (60) y un primer punto de imagen (P,) que representa el punto seleccionado en el plano de imagen (61A) de la primera cámara (61) que se muestra en una interfaz gráfica del usuario (63). La segunda etapa es determinar una primera área de imagen (68) que contiene el primer punto de imagen (P,) y los puntos de imagen que rodean al primer punto de imagen, y

almacenar los valores de información del punto de imagen seleccionados de entre el color, la intensidad de color y una combinación de los mismos (no

mostrada), de cada uno de los puntos de imagen contenidos en la primera

área de imagen. La tercera etapa es calcular un primer rayo "infinito" (65) que pasa a través del centro (O,) de la primera cámara (61) Y el primer punto de imagen (P,). Para mejorar la comprensión, el primer rayo (65) y el segundo 5 rayo (66) se muestran con linea continua desde los centros (O" 0 2) de las cámaras al punto P, y con líneas discontinuas desde el punto P al infinito. Como las coordenadas de 3D del centro (O,) de la primera cámara yel primer punto de imagen (P,) son conocidas, las coordenadas del primer rayo se calculan automáticamente. La cuarta etapa es calcular la linea epipolar (67) 10 sobre el plano de imagen (62A) de la segunda cámara (62). La linea epipolar

es la línea sobre el plano de imagen de la segunda cámara que representa el primer rayo. La línea epipolar (67) se representa como una línea (67A) sobre la

interfaz de usuario (64). La quinta etapa es detenminar una segunda área de imagen (68A, ... , 68N) que contiene un punto de imagen de la linea epipolar y 15 los puntos de imagen de alredecor del punto de imagen de la linea epipolar y almacenar los valores de información de los puntos de imagen seleccionados

de entre el color, la intensidad de color y una combinación de los mismos (no

mostrada), de cada uno de los puntos de imagen contenidos dentro de la

segunda área de imagen. La sexta etapa es comparar los valores de

20 información del punto de imagen de la segunda área con los valores de

información del punto de imagen de la primera área. La séptima etapa es

repetir la quinta etapa y la sexta etapa para cada uno de los puntos de imagen que comprende la linea epipolar. La octava etapa es seleccionar un punto de imagen (P2) , llamado el segundo punto de imagen, que mejor representa el

25 punto seleccionado (P) por medio de una opción seleccionada entre manual y automática.

La forma automática comprende seleccionar el segundo punto de

imagen como el punto de imagen del total de puntos de imagen que

comprenden la línea epipolar, para el cual su segunda área de imagen 30 comprende un índice de reducción de la primera área de imagen mayor que un umbral. La forma manual comprende resaltar con un color predeterminado el

segundo punto de imagen, que se selecciona como el punto de imagen del total de puntos de imagen que comprende la linea epipolar, para el cual la

segunda área de imagen del segundo punto de imagen comprende un índice 35 de reducción de la primera área de imagen mayor que un umbral , y seleccionar

el punto resaltado (P, ) por la interfaz gráfica del usuario (64A).

La figura 7 muestra una realización del método de la presente invención

para calcular las regiones y sub-regiones comprendidas en el objeto plano (70)

por medio del modo automático. La primera etapa es seleccionar al menos dos

puntos (P" P,) pertenecientes al plano, los puntos de imagen (Pll, P21) del plano de imagen de la primera cámara (71) que representa los puntos seleccionados, las proyecciones de estos puntos (P12 , P,,) sobre el plano de imagen (72) de la segunda cámara, siendo estas proyecciones algunos puntos seleccionados de entre los segundos puntos de imagen. La segunda etapa es dibujar el segmento de linea (73) entre los puntos de imagen (P", P12) comprendidos en el plano de imagen de la segunda cámara (72). La tercera

etapa es al macenar algunos valores de información del punto de imagen

seleccionados entre el color y la intensidad de color de los puntos de imagen

comprendidos en el segmento de línea. La cuarta etapa es calcular un

histograma de dos dimensiones (76) que representa en una dimensión (X) todos los valores posibles de información de un punto de imagen que podrían

haberse dado a un punto de imagen en el dominio del espacio, y en otra dimensión (Y), el número de veces que un cierto valor de información de un punto de imagen, seleccionado entre el color y la intensidad de color ha

aparecido en el segmento de línea. De este modo, el histograma muestra algunos picos para los valores más repetidos de color o intensidad de color. La quinta etapa es identificar, para cada pico del histograma (77), algunos puntos de imagen identificadores que, comprendidos en el segmento de linea (73),

tienen valores de color e intensidad de color representados en cada pico. La

sexta etapa es calcular una sub-región (74, 75), para cada uno de los puntos de imagen identificadores, que se forman por los puntos de imagen que rodean

el punto de imagen identificador y que cumplen con un criterio de similitud predeterminado. La séptima etapa es repetir la etapa anterior para tantas subregiones como puntos de imagen identificadores se han identificado. Finalmente, la octava etapa es formar una región del objeto plano mediante la conexión de las sub-regiones calculadas anteriormente.

La figura 8 muestra una implementación del método de la presente invención aplicada al cálculo de un objeto plano conformado arbitrariamente. Después de la calibración de cámara de la primera cámara (81) con respecto al sistema global de coordenadas (85), se calcula la ecuación del plano (84)

mediante el cálculo de las coordenadas en 3D de los tres puntos (por ejemplo, P" P" y P4 ) que pertenecen al plano (84). A continuación se selecciona una región (83) en el plano de imagen (82) de la primera cámara (81) asi como los puntos P" P" P, y P4 comprendidos en el objeto formando una nube de 5 puntos. Finalmente, el objeto plano conformado arbitrariamente (80) pemnanece definido por la intersección entre los rayos (por ejemplo: 86A, 868, 86C, 86D) definidos por el centro de la cámara (C) y cualquier punto (por ejemplo, P;, Pi, Pi, P4) comprendidos en la región seleccionada (83) que representa la superficie del objeto y la ecuación del plano (84). En otras 10 palabras, de toda la reg ión infinita que comprende la ecuación del plano, la región buscada delimita el plano obteniendo el objeto plano y por ende, sus

coordenadas en 3D.

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES

   1. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto plano, caracterizado porque genera una representación

   seleccionada de entre un mapa de profundidad del objeto plano, una representación volumétrica del objeto plano y una representación en malla del objeto plano, mediante al menos las siguientes etapas:

   i) calibrar al menos una primera cámara y una segunda cámara;

   ii) calcular las coordenadas en 3D de al menos tres puntos que pertenecen a un plano del objeto plano; iii) calcular una ecuación del plano comprendido en el objeto plano;

   iv) seleccionar al menos una región que represente la superficie del

   objeto plano, en al menos un plano de imagen proporcionado por al

   menos una cámara ; y, v) calcular una intersección entre la región seleccionada que representa

   la superficie del objeto y la ecuación del plano.
2. 2. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la

   etapa i) adicionalmente comprende calcular los parámetros extrinsecos e

   intrínsecos de al menos la primera cámara y segunda cámara resolviendo las ecuaciones para tantos puntos en 2D/3D como grados de libertad comprendan las cámaras.
3. 3. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa ii) adicionalmente comprende:

   • seleccionar un punto y un primer punto de imagen, en el que el primer punto de imagen representa el punto seleccionado en el plano de imagen proporcionado por la primera cámara , y en el que dicho punto

   seleccionado está comprendido en el objeto plano;

   • calcular un primer rayo que une el centro de la primera cámara con el

   primer punto de imagen, y también con el punto seleccionado;

   • calcular la proyección del punto seleccionado sobre el plano de

   imagen proporcionado por la segunda cámara; • calcular al menos un segundo rayo por medio de al menos el plano de imagen de la segunda cámara , que conecta el centro de la segunda

   cámara con el segundo punto de imagen y también con el punto

   seleccionado;

   • detenminar las coordenadas en 3D del punto seleccionado por medio del cálculo del punto de intersección entre el primer rayo y el menos un segundo rayo;

   • repetir las etapas anteriores para al menos dos puntos más,

   obteniendo al menos las coordenadas en 3D de tres puntos que pertenecen al plano del objeto plano.
4. 4. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la proyección del punto seleccionado sobre el plano de imagen de la segunda

   cámara se calcula mediante una opción de cálculo seleccionada entre manual

   y semi-automática.
5. 5. Método para la generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la

   opción de cálculo manual comprende que un usuario, mediante una interfaz

   gráfica de usuario que muestra al menos el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara , selecciona el punto de imagen que mejor representa al

   punto previamente seleccionado mediante el plano de imagen proporcionado

   por la primera cámara.
6. 6. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la opción de cálculo semi-automático se selecciona entre los niveles semiautomáticos como un conjunto comprendido por un nivel bajo, un nivel medio y un nivel alto.
7. 7. Método para la generación de un modelo de un objeto a partir de vistas

   del objeto, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el nivel

   bajo comprende las siguientes etapas:

   • calcular una línea epipolar en al menos el plano de imagen

   proporcionado por la segunda cámara, donde dicha línea epipolar es la

   linea dibujada sobe el plano de imagen de la segunda cámara que representa el primer rayo por medio de la calibración de las cámaras;

   • representar la linea epipolar por medio de la interfaz gráfica de

   usuario; y,

   • seleccionar un segundo punto de imagen sobre la interfaz gráfica de

   usuario, donde el segundo punto de imagen es un punto seleccionado a

   lo largo de la linea epipolar que mejor representa el punto seleccionado mediante el plano de imagen proporcionado por la primera cámara .
8. 8. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el

   nivel medio comprende las siguientes etapas: a) determinar una primera área de imagen que contiene al menos el primer punto de imagen y almacenar al menos un valor de información del punto de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de color y una combinación de los mismos, de al menos el primer punto de imagen y cada uno de los puntos de imagen que rodea el primer punto de imagen; b) calcular una linea epipolar en al menos el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara , donde dicha linea epipolar es la linea dibujada sobre el plano de imagen de la segunda cámara que represenla el primer rayo por medio de la calibración de las cámaras; e) determinar una segunda área que contiene al menos un punto de imagen comprendido en la línea epi polar, y almacenar al menos un valor de información del punto de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de color y una combinación de los mismos, de al menos dicho primer punto de imagen comprendido en la línea epipolar y cada uno de los puntos de imagen que rodean el punto de imagen comprendido en la línea epipolar; d) comparar el valor de la información del punto de imagen de la primera área de la imagen con el valor de la información del punto de imagen de la segunda área de imagen; e) repetir las etapas c) y d) para cada uno de los puntos de imagen que forman la linea epipolar; y, f) seleccionar un segundo punto de imagen de entre un grupo de

   puntos de imagen formado por los puntos de imagen obtenidos en

   cada repetición por medio de una opción seleccionada entre manual y

   automática ; la forma automática comprende seleccionar el segundo

   punto de imagen como el punto de imagen del total de puntos de imagen que comprende la línea epipolar, para lo cual la segunda área

   de imagen del punto de imagen comprende un índice de reproducción de la primera área de imagen mayor que un umbral; la forma manual

   comprende resaltar con un color predetemninado el segundo punto de imagen, que se selecciona como el punto de imagen del total de puntos de imagen que comprende la línea epi polar, para el cual la

   segunda área de imagen del segundo punto de imagen comprende un

   índice de reprocucción de la primera área de imagen mayor que un

   umbral, y seleccionar un punto de entre los resaltados por la interfaz gráfica del usuario.
9. 9. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

   vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el nivel alto comprende las siguientes etapas:

   a) determinar un conjunto de puntos característicos en al menos los planos de imagen proporcionados por la primera cámara y la segunda

   cámara , siendo dichos puntos característicos los situados en esquinas y

   bordes del objeto, y en las superficies de objetos con textura, los puntos

   obtenidos por un algoritmo de detección de esquinas;

   b) comparar el primer punto de imagen con un punto característico

   determinado anteriormente; c) determinar una primera área de imagen que contenga al menos el primer punto de imagen y almacenar al menos un valor de información

   del punto de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de

   color y una combinación de los mismos para al menos el primer punto

   de imagen y cada uno de los puntos de imagen que rodea al primer punto de imagen; d) calcular una linea epipolar en al menos el plano de imagen proporcionado por la segunda cámara , donde la línea epipolar es la linea dibujada sobre el plano de imagen de la segunda cámara que

   representa el primer rayo por medio de la calibración de las cámaras; e) determinar una segunda área de imagen que comprende al menos un

   punto de imagen contenido en la linea epipolar, y almacenar al menos

   un valor de información del punto de imagen seleccionado de entre el color, la intensidad de color y una combinación de los mismos de al

   menos el punto de imagen contenido en la linea epiolar y cada punto de

   imagen que rodea el punto de imagen contenido en la línea epipolar;

   f) comparar el valor de la infonmación del punto de imagen de la primera área de imagen con el valor de la información del punto de imagen de la segunda área de imagen; g) repetir las etapas e) y f) para cada uno de los puntos de imagen que forman la línea epi polar; y, h) seleccionar un segundo punto de imagen de entre un grupo de puntos de imagen formado por los puntos de imagen obtenidos en cada

   una de las repeticiones por medio de una opción seleccionada entre

   manual y automática; la forma automática comprende seleccionar el segundo punto de imagen como el punto de imagen del total de puntos de imagen que comprende la I ¡nea epipolar, para lo cual la segunda

   área de imagen del punto de imagen comprende un índice de

   reproducción de la primera área de la imagen mayor que un umbral; la

   forma manual comprende resaltar con un color predeterminado el segundo punto de imagen, que se selecciona como el punto de imagen

   del total de puntos de imagen que comprende la linea epi polar, para lo cual la segunda área de imagen del segundo punto de imagen

   comprende un índice de reproducción de la primea área de imagen

   mayor que un umbral y seleccionar un punto de entre los resaltados

   mediante la interfaz gráfica del usuario.
10. 10. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 7, 8 ó 9, caracterizado porque el ra yo que une el centro de la primera cámara con el punto seleccionado y al menos el rayo que une el centro de la segunda cámara con el punto seleccionado están definidos por las ecuaciones de línea respectivas mediante las siguientes etapas:

    • obtener la localización en 3D del centro de la cámara del sistema de coordenadas calibrado; • obtener la localización en 3D del primer punto de imagen y del segundo punto de imagen que representan el mismo punto

    seleccionado en al menos el plano de imagen de la primera cámara y el

    plano de imagen de la segunda cámara, respectivamente; y,

    • determinar al menos una primera ecuación de línea y una segunda ecuación de línea, estando la primera ecuación de línea descrita por el vector que une la localización en 3D del centro de la primera cámara

    con la localización en 3D del primer punto de imagen y estando la

    segunda ecuación descrita por el vector que conecta la localización en

    3D del centro de la segunda cámara con la localización en 3D del

    segundo punto de imagen.
11. 11. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la

    determinación de las coordenadas de al menos un punto en 3D mediante el

    cálculo del punto de intersección entre el primer rayo y al menos el segundo rayo comprende adicionalmente:

    • establecer las coordenadas de al menos un punto en 3D cuando el punto de intersección entre el primer rayo y el al menos segundo rayo

    pertenece simultáneamente a la primera ecuación y a la segunda ecuación que determinan dicho primer rayo y dicho al menos segundo

    rayo respectivamente; y,

    • calcular las coordenadas de un punto en 3D cuya distancia a dicho

    primer rayo y dicho al menos segundo rayo es mínima cuando no existe

    punto de intersección entre dicho primer rayo y dicho al menos segundo rayo.
12. 12. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado

    porque la etapa iii) adicionalmente comprende:

    • calcular la expresión del plano determinada por la siguiente ecuación :

    8N.(X -XD) + bN.(y -YD) + CN.(Z -ZD) = O donde XD, YD y ZD son las coordenadas del punto en 3D que pertenece al plano del objeto y aN, bN y CN son las coordenadas de un vector N normal al plano; el vector N normal al plano es el producto vectorial de

    dos vectores pertenecientes al plano y definidos por al menos tres

    puntos en el plano del objeto plano.
13. 13. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 8 ó g, caracterizado porque

    la etapa que comprende seleccionar al menos una región que represente la superficie del objeto, en al menos un plano de imagen proporcionado por al menos una cámara, se realiza mediante una opción seleccionada entre manual y automática; comprendiendo la opción manual, al menos, las siguientes

    etapas:

    · calcular una sub-región que comprende seleccionar cada uno de los

    puntos de imagen que rodean a un punto de imagen seleccionado por

    medio de la interfaz gráfica de usuario, en el que dichos puntos de imagen cumplen con un criterio de similitud ; siendo el criterio de

    similitud una comparación predeterminada entre los valores de

    información del punto de imagen seleccionados de entre el color y la

    intensidad de color de cada uno de dichos puntos de imagen que

    rodean el punto de imagen;

    • repetir la etapa anterior para tantas sub-regiones como establezca el

    usuario; y;

    • formar una región del objeto plano por medio de la conexión de las regiones calculadas anteriormente;

    y, comprendiendo la opción automática, al menos, las siguientes etapas:

    • seleccionar al menos dos puntos de imagen en el mismo plano de

    imagen que mejor representen los al menos dos puntos del objeto

    plano, en el que dichos al menos dos puntos de imagen se seleccionan de entre los dos primeros puntos de imagen de la primera cámara y los

    dos segundos puntos de imagen en el plano de imagen de al menos la

    segunda cámara;

    • almacenar los valores de la información de los puntos de imagen

    seleccionados entre el color y la intensidad de color de los puntos de imagen comprendidos en el segmento de linea que conecta los dos

    puntos de imagen seleccionados en la etapa anterior;

    • calcular un histograma de dos dimensiones que representa en una

    dimensión todos los valores de los posibles valores de información de los puntos de imagen que tiene un punto de imagen en el dominio del

    espacio, y en la otra dimensión, el número de veces que un cierto valor

    de información de punto de imagen seleccionado entre el color y la

    intensidad de color ha aparecido en el segmento de linea; de modo que el histograma presenla picos para los valores de información de puntos

    de imagen seleccionados entre los colores e intensidad de color más

    repetidos;

    • identificar, para cada pico del histograma, los puntos de imagen que,

    comprendidos en el segmento de línea, tienen los valores de información de puntos de imagen de color e intensidad de color representados en cada uno de los picos;

    • calcular una sub-región para cada uno de los puntos de imagen

    identificadores que se forman por los puntos de imagen que rodean al

    punto de imagen identificador y que cumplen con el criterio de similitud;

    • repetir las etapas anteriores para lanlas sub-regiones como puntos de

    imagen identificadores se hayan identificado; y.

    • fomnar una región del objeto plano mediante la unión de las sub

    regiones calculadas anteriormente.
14. 14. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque

    calcular una intersección entre la región que representa la superficie del objeto

    y la ecuación del plano comprende adicionalmente las siguientes cuatro sub

    etapas:

    • encontrar, para cada región formada en el plano de imagen de la

    primera cámara, al menos un rayo que pasa a través del centro de la primera cámara y un punto comprendido en cada una de las regiones;

    • encontrar el punto de intersección entre dicho al menos un rayo y el plano, donde dicho punto de intersección representa las coordenadas

    en 3D de un punto que pertenece al objeto plano real;

    • repetir las dos sub-etapas anteriores para cada uno de los puntos que

    forman la región y formar una nube de puntos cuando se fomna la región

    para al menos dos puntos;

    • unir los puntos de intersección encontrados por al menos la primera cámara dentro de la región seleccionada.
15. 15. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el método adicionalmente comprende para llevar a cabo

    la representación del mapa de profundidad del objeto plano las siguientes etapas:

    •

    seleccionar una región plana perteneciente al objeto a modelar;

    •

    analizar en un plano de imagen de una cámara específica, los puntos de imagen de las regiones correspondientes a dicha región plana ;

    • calcular, para cada punto, la distancia desde el centro de la cámara a

    cada punto de la región plana;

    •

    repetir las dos etapas anteriores para cada punto perteneciente a la región plana; y,

    •

    representar el mapa de profundidad con las distancias anteriormente calculadas y otorgando un valor seleccionado entre cero y un primer

    valor predeterminado a todos los puntos que estén comprendidos en la región plana seleccionada.
16. 16. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el método comprende para realizar la representación

    volumétrica del objeto plano las siguientes etapas:

    • definir un sistema común de coordenadas mediante la calibración de una disposición de cámaras formada por al menos dos cámaras;

    • definir una caja delimitante que comprende el objeto plano a modelar

    con referencia al sistema de coordenadas definido;

    •

    dividir la caja delimitante en pequeños elementos de volumen denominados voxel;

    •

    determinar para cada voxel comprendido en la caja delimitante si dicho voxel está ocupado mediante un algoritmo seleccionado entre un

    algoritmo sencillo y un algoritmo perfeccionado; y,

    • representar la representación volumétrica mediante la representación

    de los voxel ocupados.
17. 17. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque el

    algoritmo sencillo comprende:

    •

    calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

    •

    calcular la distancia desde el centroide a un punto de la nube de puntos; y,

    •

    etiquetar el voxel como "ocupado" si la distancia calculada anteriormente entre el centroide y el punto de la nube de puntos es inferior a un umbral predeterminado, y etiquetar el voxel como "no ocupado" si dicha distancia es superior al umbral predeterminado.

18. 18. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque el

    algoritmo perfeccionado comprende:

    •

    calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

    •

    calcular la distancia desde el centroide al centro de la cámara;

    • identificar el punto en la nube de puntos con la distancia mínima al

    centroide y la longitud del rayo que pasa a través del voxel y el centro

    de la cámara;

    • calcular la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y

    el centro de la cámara;

    • etiquetar el voxel como "ocupado" si la distancia calculada

    anteriomnente entre el centroide y el centro de la cámara es al menos igual que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y

    el centro de la cámara y etiquetar el voxel como "no ocupado" en caso contrario; y

    • aplicar mejoras sobre al algoritmo mejorado mediante unas mejoras seleccionadas entre:

    o una intersección por volúmenes que se obtiene mediante las dos siguientes sub-etapas:

    • detemninar la ocupación de los voxel por medio del centro de la

    cámara proporcionado por la primera cámara y al menos la segunda

    cámara independientemente; y,

    • etiquetar el voxel como "ocupado" si y sólo si está etiquetado como

    "ocupado" en cada una de las vistas proporcionadas por la primera cámara y al menos la segunda cámara;

    o una ocupación por grosor, que comprende las siguientes sub-etapas:

    • seleccionar el grosor "T" del objeto plano;

    •

    calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

    •

    calcular la distancia desde el centroide al centro de la cámara;

    • identificar el punto en la nube de puntos con la distancia míníma al centroide y la long itud del rayo que pasa a través del voxel y el punto en

    el centro de la cámara;

    • calcular la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara; y

    • etiquetar el voxel como ocupado si la distancia calculada anteriormente entre el centroide y el centro de la cámara es al menos

    igual que la dislancia entre el punto identificado en la nube de puntos y

    el centro de la cámara, y más pequeño que la distancia entre el punto

    identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara más el grosor

    "T" y en caso contrario etiquetar el voxel como "no ocupado";

    o intersección por volúmenes con ocupación por el grosor que obtiene la intersección de los diferentes volúmenes mediante las siguientes sub

    etapas:

    • determinar la ocupación de los voxel por medio del centro de la

    cámara proporcionado por la primera cámara y el menos la segunda cámara independientemente;

    •

    seleccionar el grosor "T" del objeto plano;

    •

    calcular las coordenadas del centroide de cada voxel;

    •

    calcular la distancia desde el centroide al centro de la cámara;

    •

    identificar el punto en la nube de puntos con la distancia mínima al centroide y la long itud del rayo que pasa a través del voxel y el punto en

    el centro de la cámara;

    • calcular la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y

    el centro de la cámara;

    • etiquetar, en cada vista proporcionada por la primera cámara y la segunda cámara el voxel como "ocupado" si la distancia calculada anteriormente entre el centroide y el centro de la cámara es al menos

    igual que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y

    el centro de la cámara y menor que la distancia entre el punto identificado en la nube de puntos y el centro de la cámara más el grosor "T" y etiquetar el voxel como "no ocupado" en caso contrario; y,

    • etiquetar el voxel como "ocupado" si y sólo si está etiquetado como

    "ocupado" en cada una de las vistas proporcionadas por la primera 5 cámara y al menos la segunda cámara;
19. 19. Método de generación de un modelo de un objeto plano a partir de

    vistas del objeto, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el método adicionalmente comprende las siguientes etapas para realizar la

    10 representación en malla del objeto plano:

    • determinar tres puntos por superficie localmente plana comprendida en

    el objeto plano;

    • unir los tres puntos fonmando un triángulo;

    • unir los triángulos obtenidos formando una malla; y, 15 • representar la malla.