Moviendo la cámara del smartphone, se capta el objeto y su entorno, para calibrarlo. Fuente: CMU.
Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon (CMU, Pittsburgh, Pensilvania, EE.UU.) han desarrollado una manera de utilizar los sensores de un smartphone para construir modelos 3D de caras u otros objetos y - literalmente, con el movimiento de una mano - proporcionar mediciones precisas de esos objetos.
Utilizar vídeos de los teléfonos inteligentes u otros dispositivos para crear modelos en 3-D del mundo se ha vuelto cada vez más común, a medida que la visión artificial se ha vuelto más sofisticada. Determinar la escala de estos modelos, sin embargo, crea problemas.
Investigadores de la CMU fueron capaces de resolver ese problema aprovechando las baratas unidades de medición inercial (IMU), dispositivos internos del smartphone utilizados para cambiar automáticamente la orientación de la pantalla de vertical a horizontal, dependiendo de cómo esté sujetándolo el usuario.
Los IMU no son muy precisas: no tienen que serlo para mejorar la interactividad del usuario del smartphone. Pero Simon Lucey, profesor de investigación en el Instituto de Robótica de la universidad, dice que estas "ruidosas" IMU son lo suficientemente buenas para calibrar modelos 3-D simplemente con que el usuario las mueva un poco.
"Hemos sido capaces de obtener precisiones que no habríamos imaginado con sensores baratos", dice Lucey en la nota de prensa de la universidad. "Con un programa de rastreo de caras, somos capaces de medir la distancia entre las pupilas de una persona con menos de medio milímetro de precisión." Tales medidas serían útiles para aplicaciones tales como la compra virtual de monturas de gafas.
Aplicaciones
A medida que avanza la visión por ordenador, la técnica podría utilizarse en ámbitos más extensos, como el modelado de una habitación en 3-D para ver si un sofá u otro mueble encajarían.
Y aunque la técnica aún no opera en tiempo real, es posible que algún día los robots y los coches auto-conducibles sean capaces de usar esta tecnología de percepción pasiva y bajo consumo para navegar, en lugar de tecnologías de percepción activa y de alto consumo, tales como los radares y los telémetros láser, que emiten radiación, dice Lucey.
Utilizar vídeos de los teléfonos inteligentes u otros dispositivos para crear modelos en 3-D del mundo se ha vuelto cada vez más común, a medida que la visión artificial se ha vuelto más sofisticada. Determinar la escala de estos modelos, sin embargo, crea problemas.
Investigadores de la CMU fueron capaces de resolver ese problema aprovechando las baratas unidades de medición inercial (IMU), dispositivos internos del smartphone utilizados para cambiar automáticamente la orientación de la pantalla de vertical a horizontal, dependiendo de cómo esté sujetándolo el usuario.
Los IMU no son muy precisas: no tienen que serlo para mejorar la interactividad del usuario del smartphone. Pero Simon Lucey, profesor de investigación en el Instituto de Robótica de la universidad, dice que estas "ruidosas" IMU son lo suficientemente buenas para calibrar modelos 3-D simplemente con que el usuario las mueva un poco.
"Hemos sido capaces de obtener precisiones que no habríamos imaginado con sensores baratos", dice Lucey en la nota de prensa de la universidad. "Con un programa de rastreo de caras, somos capaces de medir la distancia entre las pupilas de una persona con menos de medio milímetro de precisión." Tales medidas serían útiles para aplicaciones tales como la compra virtual de monturas de gafas.
Aplicaciones
A medida que avanza la visión por ordenador, la técnica podría utilizarse en ámbitos más extensos, como el modelado de una habitación en 3-D para ver si un sofá u otro mueble encajarían.
Y aunque la técnica aún no opera en tiempo real, es posible que algún día los robots y los coches auto-conducibles sean capaces de usar esta tecnología de percepción pasiva y bajo consumo para navegar, en lugar de tecnologías de percepción activa y de alto consumo, tales como los radares y los telémetros láser, que emiten radiación, dice Lucey.
El smartphone calibra la escala del objeto observado. Fuente: CMU.
Visión por ordenador
Desde la década de 1980, cuando el Instituto de Robótica Takeo Kanade fue pionero en una técnica de visión llamada "estructura de movimiento", los investigadores de visión por ordenador han sido capaces de construir modelos 3D cada vez más precisos basados en múltiples imágenes 2-D o en captura de vídeom, a medida que la cámara se mueve alrededor un objeto o escena. El único problema con este enfoque puramente visual de la reconstrucción 3-D es es su ambigüedad en cuanto a la escala.
Lucey era parte de un equipo de investigación australiano que utilizó este principio para desarrollar una tecnología de realidad aumentada llamada Smart Fit, que creó un modelo en 3-D de la cara de una persona para que esa persona pudiera probarse virtualmente monturas de gafas.
Pero la determinación de la escala de la cara modelo requería pasos adicionales, tales como hacer una foto de persona frente a un espejo mientras sostiene un código QR. "Pensamos que tenía que haber una manera mejor de hacer esto", dice Lucey.
Lucey y sus colegas de la Universidad de Queensland (Australia) descubrieron que podían obtener la calibración deseada utilizando las IMU del teléfono inteligente para seguir el movimiento de la cámara a medida que captura imágenes. Publicaron sus resultados el año pasado en la Conferencia Europea de Visión por Computador.
"La idea evolucionará con el tiempo, pero el sistema es muy preciso", asegura Lucey. Los modelos 3-D pueden corregir los errores de las IMU, aunque paradójicamente hayan sido diseñados con ellas, añade.
Esto contrasta con esfuerzos anteriores de la comunidad de la robótica para combinar las IMU con imágenes; la mayoría de estas aplicaciones requerían IMU precisas y por lo tanto caras.
Convertir así un smartphone en una regla no requiere ningún hardware, ni sensores de profundidad. A medida que más teléfonos inteligentes incorporen cámaras de vídeo de alta frecuencia, la precisión de la técnica será aún mejor.
Distancias
Una aplicación para iPhone, EasyMeasure, permite medir distancias con un smartphone. Para ello utiliza también las IMU del móvil, así como la cámara y las matemáticas.
La primera vez que se usa la aplicación, explica el portal AplicacionesiPhone, hay que configurarla, introduciendo algunos parámetros como la altura a la que está el móvil a la hora de hacer las mediciones, o calibrar correctamente sus sensores para minimizar el error cometido en la medición.
Desde la década de 1980, cuando el Instituto de Robótica Takeo Kanade fue pionero en una técnica de visión llamada "estructura de movimiento", los investigadores de visión por ordenador han sido capaces de construir modelos 3D cada vez más precisos basados en múltiples imágenes 2-D o en captura de vídeom, a medida que la cámara se mueve alrededor un objeto o escena. El único problema con este enfoque puramente visual de la reconstrucción 3-D es es su ambigüedad en cuanto a la escala.
Lucey era parte de un equipo de investigación australiano que utilizó este principio para desarrollar una tecnología de realidad aumentada llamada Smart Fit, que creó un modelo en 3-D de la cara de una persona para que esa persona pudiera probarse virtualmente monturas de gafas.
Pero la determinación de la escala de la cara modelo requería pasos adicionales, tales como hacer una foto de persona frente a un espejo mientras sostiene un código QR. "Pensamos que tenía que haber una manera mejor de hacer esto", dice Lucey.
Lucey y sus colegas de la Universidad de Queensland (Australia) descubrieron que podían obtener la calibración deseada utilizando las IMU del teléfono inteligente para seguir el movimiento de la cámara a medida que captura imágenes. Publicaron sus resultados el año pasado en la Conferencia Europea de Visión por Computador.
"La idea evolucionará con el tiempo, pero el sistema es muy preciso", asegura Lucey. Los modelos 3-D pueden corregir los errores de las IMU, aunque paradójicamente hayan sido diseñados con ellas, añade.
Esto contrasta con esfuerzos anteriores de la comunidad de la robótica para combinar las IMU con imágenes; la mayoría de estas aplicaciones requerían IMU precisas y por lo tanto caras.
Convertir así un smartphone en una regla no requiere ningún hardware, ni sensores de profundidad. A medida que más teléfonos inteligentes incorporen cámaras de vídeo de alta frecuencia, la precisión de la técnica será aún mejor.
Distancias
Una aplicación para iPhone, EasyMeasure, permite medir distancias con un smartphone. Para ello utiliza también las IMU del móvil, así como la cámara y las matemáticas.
La primera vez que se usa la aplicación, explica el portal AplicacionesiPhone, hay que configurarla, introduciendo algunos parámetros como la altura a la que está el móvil a la hora de hacer las mediciones, o calibrar correctamente sus sensores para minimizar el error cometido en la medición.