Español | English

Análisis estadístico

NORMALIZACIÓN DEL COLOR

La normalización del color (o señal) registrada en imágenes digitales es un aspecto crucial previo a cualquier análisis y en múltiples aplicaciones tales como medicina, aplicaciones industriales, ingenieriles, patrimonio cultural, etc. La señal/color registrado en cada una de las imágenes que forman un modelo 3D no es comparable debido a que las condiciones de toma de las diferentes imágenes no son homogéneas. El patrón irregular de iluminación que se proyecta sobre el objeto fotografiado es el principal factor que causa esta falta de homogeneidad. La normalización del color es crucial para obtener resultados óptimos en posteriores tareas de análisis. En particular, la apariencia del color es un aspecto crucial en el grabado, intervención y divulgación de los trabajos de patrimonio cultural. Modelos de normalización relativa del color para corregir o homogeneizar el color registrado en un modelo 3D a partir de imágenes son objeto de desarrollo por el grupo GIFLE.

SENSIBILIDAD Y RUIDO DEL SENSOR

El funcionamiento interno de un sensor de imagen es responsable de cierta cantidad de incertidumbre/error en la imagen. Un modelo preciso y verosímil de la incertidumbre causada por el sensor de imagen es de utilidad para el diseño óptimo de sensores, así como para conocer la cantidad de incertidumbre debida al sensor que hay en la imagen de salida. Un modelo estadístico multi-nivel de efectos aleatorios es un modelo adecuado para estimar el ruido del sensor en sus diferentes componentes. El modelo ha sido formulado mediante modelización jerárquica Bayesiana y ha sido ajustado mediante métodos MCMC (Markov chain Monte Carlo). Mediante el modelo formulado se logra una estimación precisa e interpretación fidedigna de los parámetros de ruido del sensor, evidenciando la flexibilidad y utilidad de la modelización Bayesiana a la hora de estimar los parámetros de ruido de un sensor.

MODELACIÓN ESTADÍSTICA SPACIO-TEMPORAL, INFERENCIA Y CLASIFICACIÓN SOBRE DATOS DE IMAGEN

En la fase de análisis de un proceso fotogramétrico, el grupo de investigación GIFLE está desarrollando modelos Bayesianos para el reconocimiento de patrones y clasificación en imágenes digitales. La inferencia Bayesiana puede ser considerada en cierta medida novedosa y todavía en fase de experimentación en aplicaciones de imagen digital. Nuestro objetivo es explorar nuevos y eficientes modelos estadísticos, que a su vez sean capaces de aprovechar el poder discriminatorio de la información multiespectral contenida en la imagen.


Colorimetría

Las labores de documentación arqueológica, donde el color desempeña un aspecto fundamental, son arduas y delicadas por la dificultad de lectura del pigmento, la complejidad del soporte y las variaciones en la iluminación ambiental. La correcta determinación del color proporciona información vital a nivel descriptivo, técnico y cuantitativo, permitiendo una mayor comprensión del área de estudio y ofrece entre otros atributos, información respecto al origen y envejecimiento de los pigmentos, por ejemplo, en arte rupestre.

La rigurosidad colorimétrica de los datos capturados a través de cámaras digitales requiere la caracterización del dispositivo, dado que los sensores utilizan espacios de color diferentes a los espacios de base física CIE. Una vez caracterizada, una cámara digital convencional podría usarse para la determinación del color de forma rigurosa, en un espacio de color de base física, independiente del dispositivo y comparable con datos de otras cámaras que también estén caracterizadas.

Se propone una solución científica en la que se persigue integrar el análisis espectrofotométrico y colorimétrico como complemento a técnicas fotogramétricas y multiespectrales que permitan una mejora en la automatización de identificación y representación de pigmentos con máxima fiabilidad en levantamientos, modelos y reconstrucciones tridimensionales 3D.

Mediciones colorimétricas CIE XYZ

Desarrollo software propio pyColourimetry


Documentación del Patrimonio Cultural

La documentación métrica del patrimonio cultural a diferentes escalas requiere la integración eficiente de técnicas geomáticas. Cada día es más preciso documentar mejor y de manera precisa el patrimonio arquitectónico y arqueológico existente en aras de conocerlo, conservarlo y transmitirlo a las generaciones futuras en las mejores condiciones posibles. GIFLE apuesta por soluciones fotogramétricas punteras basadas en cámaras digitales, escáneres láser, sensores multiespectrales, así como en la integración de datos GNSS/IMU. La resolución y la precisión del trabajo (modelos 3D, modelos fotorrealísticos 3D, rectificaciones, ortoimágenes, planos, secciones y alzados, dibujos, etc.) será función de los requerimientos del proyecto de conservación y/o restauración.

Modelado 3D de la puerta romanica de la catedral de Valencia

Levantamiento 3D de la portada de la iglesia de Santa Maria (Requena)


Modelado 3D

Muchas aplicaciones requieren que la reproducción virtual del objeto, la obra de arte, el monumento arquitectónico o el sitio arqueológico se asemeje lo máximo posible a la realidad en el momento de captura de la información. Los modelos fotorrealísticos 3D de calidad requieren de una buena planificación y toma de datos, un tratamiento cuidadoso y una gestión eficiente de los datos, así como que la cámara y el sensor con el que se capturen los datos esté perfectamente calibrado.

GIFLE apuesta por utilizar procedimientos informáticos de vanguardia que tratan de automatizar al máximo las tareas de medición espacial, sin necesidad de contacto físico de los objetos a partir de imágenes multisensoriales y/o tecnología láser de barrido tridimensional. Las ventajas que conlleva la correcta aplicación de estas técnicas son múltiples, entre ellas, la precisión que se alcanza en la generación de modelos digitales de superficie, la reducción de los tiempos de proceso y la texturización perfecta de las imágenes sobre los modelos digitales, tanto en 2D generando ortofotos digitales u ortoimágenes, como en 3D, produciendo vídeos y animaciones fotorrealísticas.

Modelo fotorrealístico 3D

MDT/MDE


Análisis de imágenes multiespectrales

El tiempo influye de modo inexorable provocando envejecimiento, alteración y degradación de la naturaleza de los materiales y, por consiguiente, de su aspecto estético. La documentación, el inventariado y el cartografiado de bienes y sus lesiones resultan imprescindibles a la hora de plantear las diferentes etapas que deberán acometerse en las intervenciones de conservación y restauración. Desde GIFLE trabajamos en el análisis de imágenes visibles, IR y/o térmicas, técnicas que posibilitan la clasificación de materiales, la identificación de áreas deterioradas, humedades, filtraciones y pérdidas de calor, la caracterización de rasgos arquitectónicos ocultos, desconchados, etc. Estas técnicas permiten un análisis de los materiales y de las patologías de modo no intrusivo, preservando de esta forma su estado de conservación.

Imágenes multiespectrales de pintura rupestre

Extracción de pigmentos mediante Análisis de Componentes Principales


Realidad Virtual y Aumentada

La Realidad Aumentada (RA) superpone, en tiempo real, todo tipo de contenidos virtuales a la realidad que percibimos a través de la cámara de un dispositivo. La RA podemos aplicarla a áreas y entornos muy diversos, incluyendo la educación (libros interactivos, espacios multimedia, edutainment, etc.), medicina (colocación de prótesis, guiado en operaciones, entrenamiento, etc.), ingeniería (planificación en obra, guiado de maquinaria y personal, etc.), industria (manufactura, ensamblajes, simulaciones, etc.), turismo (mapas interactivos, guía interactiva virtual, etc.), patrimonio cultural (reconstrucción de monumentos derruidos in situ), arquitectura (planificación urbanística, restauración, etc.), arte (instalaciones interactivas) y entretenimiento (videojuegos en tiempo real).

La Realidad Virtual (RV) sumerge al usuario en entornos virtuales creados por ordenador. Esta técnica de visualización permite mostrar reconstrucciones virtuales de cualquier lugar consiguiendo una visualización 3D inmersiva. Con la aparición de las nuevas gafas de visualización 3D (como las Oculus Rift), las aplicaciones de este tipo se han incrementado mucho, sobre todo en el campo de los videojuegos. En Gifle, a partir de los modelos 3D fotorrealísticos obtenidos por técnicas fotogramétricas, creamos entornos virtuales inmersivos para divulgación del patrimonio, videojuegos, simulación, etc.


Aplicaciones médicas

DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA FOTOGRAMÉTRICA DE BAJO COSTE Y NO INVASIVA PARA EL ANÁLISIS DE LA DEFORMACIÓN CRANEAL EN NIÑOS.

La deformación craneal es uno de los problemas más atendidos en las consultas de neurocirugía pediátrica. Aunque la mayoría de casos son benignos en algunas ocasiones es necesario el uso de cascos prostéticos o incluso cirugía para corregir la deformación. Los métodos actualmente utilizados para evaluar la deformación están, en su mayoría, muy limitados o cuentan con importantes desventajas, como los alto costes o el uso de radiación.

Estamos desarrollando herramientas que permitan la obtención de modelos craneales a partir de imágenes tomadas en la consulta médica con ayuda de un smartphone. Estos modelos serán evaluados de forma automática para obtener los parámetros de deformación y permitirán además realizar una comparativa a lo largo del tiempo para conocer la evolución del paciente. De esta forma el análisis de la deformación podrá realizarse de forma fácilmente replicable y no invasiva en cualquier consulta médica.

Modelado 3D de bebés

Deformación craneal