Utilização da técnica SLAM associada ao mapeamento por luz estruturada para registro e virtualização de interiores de patrimônios históricos

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i10.18624

Palavras-chave:

LASER; SLAM; Varredura por luz estruturada; Tour virtual.

Resumo

A representação e documentação do patrimônio cultural e registro de edificações históricas, reconstrução ou reforma são de inestimável valor para manutenção da originalidade de tais estruturas. Atualmente, a solução adotada é a documentação 3D, utilizando-se da técnica de varredura a LASER, onde tem-se como principal vantagem a alta densidade de pontos e informações radiométricas. Neste trabalho apresenta-se uma metodologia que aplica a técnica SLAM associada ao sistema de varredura por luz estruturada, que além de permitir o mapeamento interno de edificações históricas, possibilita a realização de tour virtual por todo o ambiente mapeado. O objetivo deste tralho é realizar o mapeamento interno de uma igreja, verificar sua precisão e gerar um modelo 3D permitindo que o usuário interaja com o ambiente virtual e seja capaz de ter acesso online ao interior da igreja. Assim, o usuário poderá utilizar as ferramentas de medições e informações sobre as obras presentes na edificação. A fim de avaliar os resultados das feições mapeadas, fez-se testes numéricos que checam as medidas do mapeamento 3D com as medidas reais obtidas por um equipamento topográfico (estação total). Os resultados indicam que as análises realizadas apresentam uma discrepância máxima de 1,5 cm entre o mapeamento 3D via SLAM e o real. Dessa forma, pode-se afirmar que a metodologia aplicada é confiável e acurada para diversas áreas do conhecimento que se beneficiem de modelagem tridimensional e banco de dados para realizar tour virtual.

Referências

Azuma, R., Baillot, Y., Behringer, R., Feiner, S., Julier, S. & Macintyre, B. (2021) .Recent advances in augmented reality. IEEE Computer Graphics And Applications, 21(6), 34-47.Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). http://dx.doi.org/10.1109/38.963459.

Cadena, C., Carlone, L., Carrillo, H., Latif, Y., Scaramuzza, D. Neira, J., Reid, I. & Leonard, J.J. (2016). Past, present, and future of simultaneous localization and mapping: Toward the robust-perception age. IEEE Trans. on Robotics, 32(6), 1309–1332.

Carlone, L., Kaouk Ng, M., Du, J., Bona, B. & Indri, M. (2011). Simultaneous Localization and Mapping Using Rao- Blackwellized Particle Filters in Multi Robot Systems. J Intell Robot Syst, 63, 283-207. http://dx.doi.org/10.1007/s10846-010-9457-0.

Dezen-Kempter, E., Soibelman, L., Chen, M. & Müller Filho, A. V. (2015). Escaneamento 3D a Laser, Fotogrametria e Modelagem da Informação da Construção para Gestão e Operação de Edificações Históricas. Gestão & Tecnologia De Projetos, 10(2), 113-124. https://doi.org/10.11606/gtp.v10i2.102710.

El-Said, O. & Aziz, H. (2021). Virtual Tours a Means to an End: An Analysis of Virtual Tours’ Role in Tourism Recovery Post COVID-19. Journal of Travel Research. https://doi.org/10.1177/0047287521997567.

Endres, F., Hess, J., Engelhard, N., Sturm, J., Cremers, D. & Burgard, W. (2012). An Evaluation of the RGB-D SLAM system. IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1691-1696. http://dx.doi.org/10.1109/ICRA.2012.6225199.

Fontelles, M.J., Simões, M.G., Farias, S.H., & Fontelles, R.G.S. (2009). Metodologia da pesquisa científica: diretrizes para a elaboração de um protocolo de pesquisa. Revista Paraense de Medicina, 23(3), 1-8.

Geng, J. (2011). Structured-light 3D surface imaging: a tutorial. Advances in Optics and Photonics, 3, 128-160. http://dx.doi.org/10.1364/aop.3.000128.

Kadobayashi, R., Kochi, N., Otani. H. & Furukawa, R., (2004). Comparison and evaluation of laser scanning and photogrammetry and their combined use for digital recording of cultural heritage. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. 35(5), 401-406.

Kaijaluoto, R., Kukko, A. & Hyyppä, J. (2015). Precise indoor localization for mobile laser scanner. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 1-6.

Li, T-Y., Lien, J-M., Chiu, S-Y. & Yu, T-H. (1999). Automatically generating virtual guided tours. Proceedings Computer Animation, 99-106, http://dx.doi//10.1109/CA.1999.781203.

Leonard, J.J. & Durrant-Whyte, H.F. (1991). Mobile robot localization by tracking geometric beacons. IEEE Transactions On Robotics And Automation, 7(3), 376-382. http://dx.doi.org/10.1109/70.88147.

Matterport, (2019). Matterport Pro 3D Camera specifications. https://matterport.com/pro2-3d-camera.

Milgram, P., Takemura, H., Utsumi, A. & Kishino, F. (1995) Augmented reality: a class of displays on the reality-virtuality continuum. Telemanipulator And Telepresence Technologies, 282-292. http://dx.doi.org/10.1117/12.197321.

Osman, A., Baharin, H., Ismail, M. & Jusoff, K. (2009). Paper prototyping as a rapid participatory design technique. Computer and Information Science 2(3), 173-182. http://dx.doi.org/10.5539/cis.v2n3p53.

Petriaggi, B. Davidde. & Ayala, G. G. (2015). Laser scanner reliefs of selected archeological structures in the submerged baiae. Isprs - International Archives Of The Photogrammetry, Remote Sensing And Spatial Information Sciences, 5(5), 79-83. http://dx.doi.org/10.5194/isprsarchives-xl-5-w5-79-2015.

Piazzetta, G. R., Trzaskos, B. & Machado, Álvaro M. L. (2017). Aplicação do laser scanner na análise de estabilidade em escavações subterrâneas: Mina Tabiporã, Campo Largo, PR. Geologia USP. Série Científica, 17(2), 59-70. https://doi.org/10.11606/issn.2316-9095.v17-266.

Piniotis, G., Soile, S., Bourexis, F., Tsakiri, M. & Ioannidis, C. (2020). Experimental assessment of 3d narrow space mapping technologies. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences,149–156. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLIII-B2-2020-149-2020.

Pulcrano, M., Scandurra, S., Minin, G. & di Luggo, A. (2019). 3D cameras acquisitions for the documentation of cultural heritage. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 639–646. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W9-639-2019.

Rebelo, I. B. (1999). Realidade virtual aplicada à arquitetura e urbanismo: representação, simulação e avaliação de projetos. Dissertação de mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina, SC, Brasil. https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/80518.

Reiss, M. L. L.(2007). Reconstrução tridimensional digital de objetos à curta distância por meio de luz estruturada. Tese de Doutorado, Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente, SP, Brasil. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/10072.

Rocchini C., Cignoni P., Montani C., Pingi P. & Scopigno R. (2001). A low cost 3D scanner based on structured light. Computer Graphics Forum, 20(3). https://doi.org/10.1111/1467-8659.00522.

Rodrigues, R. L., & Agostinho, C. J. (2020). Documentação digital do patrimônio arquitetônico: a igreja Nossa Senhora Mãe dos Homens - Coqueiro Seco/AL. Gestão & Tecnologia De Projetos, 15(1), 26-41. https://doi.org/10.11606/gtp.v15i1.152125.

Santana, A. M. (2011). Localização e mapeamento simultâneos de ambientes planos usando visão monocular e representação híbrida do ambiente. Tese de Doutorado,Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/15150.

Simões, M. G., Farias, S. H. & Fontelles, R.G.S. (2009). Metodologia da pesquisa científica: Diretrizes para a elaboração de um protocolo de pesquisa. Revista Paraense de medicina. 23(3), 1-8. Disponível: http://www.files.bvs.br/uploads/s/0101-5907/2009/v23n3/a/967.pdf.

Simonelli, L., Amorim, A. L. de. & Groetelaars, N. J. (2020). Documentação da volumetria de edificações históricas através de nuvens de pontos: um experimento no Pelourinho, em Salvador na Bahia. Research, Society and Development, 9(2), e174922268. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i2.2268.

Sulaiman, M. Z., Aziz, M. N. A., Bakar, M. H. A., Halili, N. A. & Azuddin, M. A. (2020). Matterport: virtual tour as a new marketing approach in real estate business during pandemic COVID-19. Atlantis Press. https://doi.org/10.2991/assehr.k.201202.079.

Shan, J. & Toth, C. (2008). Topographic laser ranging and scanning: principles and processing. https://doi.org/10.1201/9781420051438

Shults, R., Levin, E., Habibi, R., Shenoy, S., Honcheruk, O., Hart, T. & An, Z. (2019). Capability of matterport 3D camera for industrial archaeology sites inventory. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W11-1059-2019.

Taufer, L. & Ferreira, L. T. (2019, out-dez). Realidade Virtual no Turismo: Entretenimento ou uma mudança de paradigma? Rosa dos Ventos – Turismo e Hospitalidade, 11(4), 908-921. http://dx.doi.org/10.18226/21789061.v11i4p908.

Virtanen, J.-P., Kurkela, M., Turppa, T., Vaaja, M.T., Julin, A., Kukko, A., Hyyppa, J., Ahlavuo, M., von Numers, J.E., Haggren, H. & Hyyppa, H. (2018). Depth camera indoor mapping for 3D virtual radio play. The Photogrammetric Record 33(162), 171-195. https://doi.org/10.1111/phor.12239.

Wei, O., Chin, C., Majid, Z. & Setan, H. (2011). Documentation and preservation of historical monument using terrestrial laser scanning.

Wutke, J. D. (2006). Métodos para avaliação de um sistema laser scanner terrestre. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brasil. https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/5958.

Downloads

Publicado

05/08/2021

Como Citar

OLIVEIRA, P. H. S. M.; ALBARICI, F. L. .; OLVIEIRA, H. C. de .; REBERTE, J. C. B. . Utilização da técnica SLAM associada ao mapeamento por luz estruturada para registro e virtualização de interiores de patrimônios históricos . Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 10, p. e73101018624, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i10.18624. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/18624. Acesso em: 6 jul. 2024.

Edição

Seção

Engenharias