Fotogrametria de baixo custo para digitalização 3D de ornatos arquitetônicos : comparativo entre softwares gratuitos e pagos

Abstract

Tecnologias digitais surgidas nas últimas décadas, como as de digitalização tridimensional, têm se mostrado úteis em atividades ligadas ao patrimônio cultural. Entretanto, o custo e o conhecimento necessário para seu uso podem ser empecilhos para sua ampla aplicação. A fotogrametria se apresenta como uma alternativa com menores custos frente às demais tecnologias de digitalização e tende a ser de mais fácil aprendizado. Entretanto, os equipamentos e os softwares usados em fotogrametria ainda podem apresentar custos impeditivos. Mas o surgimento de softwares gratuitos e a popularização de câmeras fotográficas em smartphones têm impacto neste fator e tende a aproximar os interessados por esta tecnlogia. Neste contexto, este estudo compara o desempenho de softwares gratuitos e pagos quando usadas as suas configurações padrão pela forma como estes softwares conduzem o processo para obtenção de um produto comum a eles, uma malha poligonal texturizada. Foi escolhido para a digitalização tridimensional um ornato arquitetônico de um imóvel de interesse histórico da cidade de Pelotas/RS. As imagens deste ornato foram obtidas pela câmera primária de um smartphone Motorola Edge 20, com sensor Samsung ISOCELL HM2 de 1/1,52", píxeis de 0,7μm, 108 MP de resolução, abertura f/1.9, ângulo de visão de 82o, distância focal de 24mm e PDAF. Para a reconstrução tridimensional por fotogrametria foram selecionados seis softwares, sendo três gratuitos – Colmap, Meshroom e Regard3D – e três pagos – 3DF Zephyr, Agisoft Metashape e Photomodeler Premium. Obteu-se um retrato do processo de reconstrução em tais softwares por meio da observação das etapas pelas quais eles produzem as malhas poligonais e pelas características destas malhas.

Digital technologies that emerged in recent decades, such as three-dimensional scanning, have proven useful in activities linked to cultural heritage. However, the cost and knowledge required for its use can be obstacles to its wide application. Photogrammetry presents itself as an alternative with lower costs compared to other digitization technologies and tends to be easier to learn. However, the equipment and software used in photogrammetry can still present prohibitive costs. But the emergence of free software and the popularization of cameras on smartphones have an impact on this factor and tends to bring together those interested in this technology. In this context, this study compares the performance of free and paid software when using their default settings based on the way these software conduct the process to obtain a product common to them, a textured polygonal mesh. An architectural ornament from a property of historical interest in the city of Pelotas/RS was chosen for three-dimensional scanning. The images of this ornament were taken by the primary camera of a Motorola Edge 20 smartphone, with a 1/1.52" Samsung ISOCELL HM2 sensor, 0.7μm pixels, 108 MP resolution, f/1.9 aperture, 82o viewing angle, 24mm focal length and PDAF. For the three-dimensional reconstruction by photogrammetry, six software were selected, three of which were free – Colmap, Meshroom and Regard3D – and three paid – 3DF Zephyr, Agisoft Metashape and Photomodeler Premium. A portrait of the reconstruction process was obtained in such software by observing the steps through which they produce polygonal meshes and the characteristics of these meshes.

Las tecnologías digitales surgidas en las últimas décadas, como el escaneo tridimensional, han demostrado ser útiles en actividades vinculadas al patrimonio cultural. Sin embargo, el costo y los conocimientos necesarios para su uso pueden ser obstáculos para su amplia aplicación. La fotogrametría se presenta como una alternativa con costos más bajos en comparación con otras tecnologías de digitalización y tiende a ser más fácil de aprender. Sin embargo, el equipo y el software utilizados en la fotogrametría todavía pueden presentar costos prohibitivos. Pero el surgimiento del software libre y la popularización de las cámaras en los teléfonos inteligentes tienen un impacto en este factor y tienden a reunir a los interesados en esta tecnología. En este contexto, este estudio compara el rendimiento del software libre y de pago cuando se utilizan sus configuraciones predeterminadas en función de la forma en que estos software conducen el proceso para obtener un producto común para ellos, una malla poligonal texturizada. Un ornamento arquitectónico de una propiedad de interés histórico en la ciudad de Pelotas/RS fue elegido para escaneo tridimensional. Las imágenes de este adorno fueron tomadas por la cámara principal de un smartphone Motorola Edge 20, con un sensor Samsung ISOCELL HM2 de 1/1.52", píxeles de 0.7μm, resolución de 108 MP, apertura f/1.9, ángulo de visión de 82o, longitud focal de 24mm y PDAF. Para la reconstrucción tridimensional por fotogrametría, se seleccionaron seis programas, tres de los cuales eran gratuitos - Colmap, Meshroom y Regard3D - y tres de pago - 3DF Zephyr, Agisoft Metashape y Photomodeler Premium. Se obtuvo un retrato del proceso de reconstrucción en dicho software observando los pasos a través de los cuales producen mallas poligonales y las características de estas mallas.