GUIA DE PÓS-PROCESSAMENTO
DA NUVEM DE PONTOS
GUIA DE PÓS-PROCESSAMENTO DA NUVEM DE PONTOS
Índice
Índice
3 Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
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GUIA DE PÓS-PROCESSAMENTO DA NUVEM DE PONTOS
Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Introdução ao MeshLab1
O MeshLab é um sistema de software avançado de processamento de malhas 3D que é
frequentemente utilizado nos domínios mais técnicos do desenvolvimento e manuseamento
de dados 3D. O MeshLab é software de código-fonte aberto que está disponível gratuitamente
com a licença GNU (GPL). É utilizado como programa completo e também como biblioteca para
outros programas de software.
O MeshLab foi desenvolvido pelo centro de investigação ISTI-CNR. Foi inicialmente criado
como trabalho de curso na Universidade de Pisa em finais de 2005. O sistema está concebido
para transformar modelos 3D tipicamente não estruturados derivados da digitalização 3D de
tubagens. O MeshLab está concebido para gerir e processar malhas não estruturadas de grandes
dimensões. Dispõe de um conjunto de ferramentas para editar, limpar, reparar, inspecionar,
compor e converter este tipo de malha.
Os filtros de limpeza automática de malhas incluem: a remoção de vértices não referenciados
duplicados, arestas non-manifold e faces nulas (null faces). Ferramentas de remeshing baseadas
na medição do erro quadrático, superfícies de subdivisão e algoritmos de reconstrução
de superfícies de nuvens de pontos com base na técnica de ball-pivoting e na abordagem da
reconstrução de superfícies de Poisson. Para a remoção de ruído, o MeshLab oferece vários
filtros para atenuar o ruído, bem como ferramentas para análise e visualização de curvas.
Inclui uma ferramenta de alinhamento de mapas de distâncias com base no algoritmo iterativo
do ponto mais próximo. O MeshLab também inclui um sistema de pintura de malhas interativo,
permitindo realçar áreas e atenuar quaisquer efeitos de ruído.
O MeshLab está disponível para a maioria dos sistemas operativos, incluindo o Windows, Linux
e Mac OS X, com funcionalidade reduzida para o iOS e Android. O sistema é compatível com os
seguintes formatos, tanto para entradas como para saídas: PLY, STL, OFF, OBJ, 3DS, VRML 2.0,
U3D, X3D e COLLADA.
O MeshLab também permite importar nuvens de pontos reconstruídas com o Photosynth.
Abrir ficheiros PLY no MeshLab
Abra a nuvem de pontos no MeshLab. A nuvem de pontos tem a extensão “.ply”.
Abrir o MeshLab: Verá um menu no topo da janela principal do programa, uma barra de
ferramentas por baixo e, por último, um viewfinder 3D que ocupa grande parte da janela.
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1 Introdução ao MeshLab http://en.wikipedia.org/wiki/MeshLab (27 de fevereiro de 2015)
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Importar um ficheiro de malha: File > Import Mesh (Ficheiro > Importar Malha).
Selecionar o modelo de pontos (.ply): Aceda a Import Mesh (Importar Malha), selecione o ficheiro
de nuvem de pontos que pretende importar e, em seguida, clique em Open (Abrir).
Por predefinição, o software de digitalização Horus guarda as nuvens de pontos como ficheiros
“.ply”.
Visualizar a nuvem de pontos: Uma vez importado o ficheiro, aparece uma visualização 3D
dessa nuvem no espaço.
Se a nuvem de pontos foi gerada a partir de uma digitalização de textura, a nuvem de pontos
reflete as cores da digitalização.
Se foi gerada a partir de uma digitalização simples sem textura, todos os pontos serão
apresentados na cor selecionada na altura da digitalização.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Limpar a nuvem de pontos
A nuvem de pontos pode conter imperfeições e ruído ou simplesmente pontos que não se
pretende que façam parte do modelo final. O MeshLab permite-lhe selecionar pontos da nuvem
e eliminá-los.
Selecionar a ferramenta de vértices: Clique no ícone Select Vertexes (Selecionar Vértices) na
barra de ferramentas, que lhe permite selecionar pontos num espaço tridimensional utilizando
uma forma retangular bidimensional.
Selecionar vértices: Pode adicionar mais pontos à seleção mantendo premida a tecla Ctrl ao
mesmo tempo que desloca o rato premindo o botão esquerdo do mesmo. Aparece o símbolo
“+” ao lado do cursor.
Também pode desmarcar pontos que já tenha selecionado mantendo premida a tecla Shift ao
mesmo tempo que desloca o rato premindo o botão esquerdo do mesmo. Aparece o símbolo “-”
ao lado do cursor. Pode selecionar os vértices mantendo premido o botão esquerdo do rato e
deslocando o cursor no ecrã. Os vértices selecionados ficam vermelhos.
Uma vez selecionados os vértices que pretende eliminar, liberte o botão esquerdo do rato.
Eliminar vértices não desejados: Uma vez selecionados os vértices que pretende eliminar, clique
no ícone Delete Selected Vertex (Eliminar Vértice Selecionado) na barra de ferramentas.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Limpar a nuvem de pontos: É importante que a nuvem de pontos a ser reconstruída esteja
maioritariamente sem ruído. O algoritmo de reconstrução filtra o ruído parcialmente, mas, se a nuvem
tiver muitos pontos que não pertencem ao modelo, os resultados da reconstrução não serão exatos.
Processar a nuvem de pontos
Para processar uma nuvem de pontos, tem de criar as normais do objeto:
Menu de cálculo de normais: Filters > Normals, Curvatures and Orientation > Compute normals for
point sets (Filtros > Normais, Curvaturas e Orientação > Calcular normais para conjuntos de pontos).
Janela de cálculo de normais: Nesta janela, terá de alterar o campo Neighbour number (Número
de vizinhos), que reflete o número de pontos próximos necessário para calcular a normal.
Os valores iniciais recomendados são 10, 50 ou 100. Poderá ser necessário ajusta este valor
mais tarde. É aconselhável manter as predefinições para os restantes valores.
Depois de ter feito o ajuste, clique no botão Apply (Aplicar). O programa demora alguns segundos
a calcular as normais. Terminado esse cálculo, clique no botão Close (Fechar).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Mostrar as normais: As melhores reconstruções são geralmente obtidas quando o sentido das
normais é o sentido oposto ao do objeto.
Para apresentar as normais, aceda a Render > Show Normal/Curvature (Compor > Mostrar Normal/
Curvatura).
Para ocultá-las, volte ao mesmo separador e clique novamente na mesma definição para
desmarcá-la.
Visualizar as normais: As normais surgem como linhas azuis sobre a superfície da nuvem de
pontos.
Pode acontecer que algumas normais não estão viradas no sentido oposto ao exterior do objeto.
A geometria, a densidade da nuvem e o número de vizinhos na altura do cálculo das normais
afetam o resultado.
Se algumas normais não estiverem viradas no sentido oposto ao exterior do objeto, é aconselhável
recalcular as normais variando o número de vizinhos até se obter resultados válidos.
Reconstruir o objeto a partir da nuvem de pontos
Utilizando as normais geradas na secção anterior, pode agora reconstruir o objeto.
Menu de filtros de reconstrução: Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Surface
Reconstruction: Poisson (Filtros > Remeshing, Simplificação e Reconstrução > Reconstrução de
Superfícies: Poisson).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Janela de filtros de reconstrução: Nesta janela, pode modificar os valores da profundidade da
Octree (Octree Depth) e da divisão do solucionador (Solver Divide).
Os valores iniciais recomendados situam-se entre 6 e 12 (se o computador não for muito
potente, o máximo valor recomendado é 11). É aconselhável manter as predefinições para os
restantes valores.
À medida que estas variáveis são aumentadas, a exatidão do modelo final também aumenta;
porém, o tempo de processamento também será mais longo.
Depois de ter feito o ajuste, clique no botão Apply (Aplicar). O tempo de processamento pode
variar entre alguns segundos e vários minutos. Durante este período, pode aparecer a janela “Not
responding” (que indica que o sistema não está a responder). A menos que surja outra janela,
não feche esta janela. O tempo de processamento depende das especificações do computador
que executa o programa. Não é aconselhável utilizar um computador de especificações baixas
para processar nuvens de pontos.
Terminado o processo de reconstrução, clique no botão Close (Fechar).
Visualizar os resultados da reconstrução
Concluída a reconstrução, as camadas da nuvem de pontos e o objeto reconstruído estarão
sobrepostos. Para ver apenas os resultados da reconstrução, basta ocultar a camada da nuvem
de pontos.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Janela de visualização de camadas: Para mostrar a janela de visualização de camadas, clique em
View > Show Layer Dialog (Ver > Mostrar Caixa de Diálogo das Camadas).
Ocultar a camada da nuvem de pontos: O ícone do olho que aparece à esquerda do nome de
cada camada pode ser utilizado para ver cada camada. Clique no ícone para mostrar ou ocultar
as camadas.
A camada que contém a nuvem de pontos fica oculta para melhorar a visualização da
reconstrução.
Guardar os resultados da reconstrução
Menu de exportação da malha: Esta opção está em File > Export Mesh (Ficheiro > Exportar
Malha).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Janela de exportação: Selecione a opção Export Mesh As (Exportar Malha como) para exportar
um ficheiro no formato STL, selecione a localização onde pretende guardá-lo e depois clique no
botão Save (Guardar).
Deve escolher o formato STL porque todos os programas de software de cortes utilizados na
impressão 3D podem abri-lo corretamente. Se quiser exportar o ficheiro para outras utilizações, pode
selecionar outro formato.
Unir nuvens de pontos com o MeshLab
Por vezes, a nuvem de pontos pode estar incompleta devido à geometria do objeto digitalizado
ou ao número de lasers utilizados durante o processo de digitalização. A solução consiste em
digitalizar o objeto novamente colocando-o numa posição diferente na plataforma ou utilizando
outro laser. Depois, una as duas nuvens de pontos. Para explicar como funciona este método,
utilizámos duas nuvens de pontos; porém, este processo pode ser executado com o número de
nuvens de pontos que desejar – o procedimento é igual.
Abra os ficheiros “.ply” das nuvens de pontos dos dois processos de digitalização.
Na janela de visualização de camadas (CTRL + L), selecione uma camada e calcule as normais.
Terminado o processo, faça o mesmo com a outra camada. Verifique se a forma gráfica foi
corretamente calculada (visualizando as normais de cada camada).
Ferramenta de alinhamento: Para aceder à ferramenta de alinhamento, aceda a Edit > Align
(Editar > Alinhar).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Painel de alinhamento: Clique na primeira camada no painel da ferramenta Align (Alinhar) e
depois no botão Glue Here Mesh (Colar Malha Aqui). Esta ação corrige a primeira nuvem de
pontos no espaço.
Em seguida, selecione a segunda camada e prima o botão Point Based Glueing (Colagem Baseada
em Pontos); aparece uma nova janela.
Esta janela permite-lhe posicionar as nuvens de pontos de modo a ser mais fácil alinhar os pontos.
Depois, selecione pelo menos quatro pares de pontos correspondentes em cada uma das nuvens
de pontos. Para selecionar um ponto, basta fazer duplo clique sobre a nuvem de pontos.
Os pontos selecionados serão indicados numericamente para prevenir a ocorrência de erros.
Se um ponto não for válido, terá de clicar em Cancel (Cancelar) e abrir novamente a janela, visto
que não há opção de anulação (Undo).
Uma vez selecionados os pontos correspondentes em ambas as nuvens, clique em OK.
Após o passo anterior, verifique se as nuvens de pontos estão alinhadas. Se não estiverem, repita
o passo anterior até que estejam corretamente alinhadas.
Para concluir o alinhamento, clique em Process (Processar).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Visualização das nuvens de pontos alinhadas: Para verificar os resultados do alinhamento, basta
visualizá-lo; os detalhes melhoram e os pontos em falta são corrigidos.
Unir nuvens de pontos
As nuvens de pontos alinhadas no passo anterior não estão unidas, o que significa que são duas
nuvens de pontos individuais.
Terá de as unir para poder reconstruir o objeto.
Menu de união de camadas
Unir camadas visíveis: Para aceder à ferramenta de união de camadas visíveis, aceda ao menu
Filters (Filtros): Filters > Mesh Layer > Flatten Visible Layers (Filtros > Camada de Malha > Aplanar
Camadas Visíveis).
Menu de união de camadas visíveis: Nesta janela, selecione a opção Keep unreferenced vertices
(Manter vértices não referenciados).
Depois, clique em Apply (Aplicar).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
O resultado da união das nuvens de pontos é uma nova nuvem de pontos com melhor resolução.
Uma vez unidas as camadas, recalcule as normais da nova nuvem de pontos. Para obter o modelo
reconstruído, siga o procedimento explicado acima.
Suavização dos resultados da reconstrução
Quando os objetos são reconstruídos a partir de uma nuvem de pontos, o resultado pode não ser
totalmente preciso. Os pontos em falta afetam a reconstrução e a falta de pontos nem sempre
pode ser resolvida unindo várias nuvens de pontos.
Um exemplo desse tipo de objeto pode ser o objeto apresentado acima; a parte inferior do objeto
não pode ser digitalizada (porque está apoiada na base) e a parte superior não tem pontos devido
à geometria.
Contudo, o algoritmo de reconstrução tenta sempre fechar as faces com vista a obter uma
superfície fechada.
Parte superior antes da reconstrução
Parte inferior antes da reconstrução
Parte superior após a reconstrução
Parte inferior após a reconstrução
Como pode ver, o processo de reconstrução fechou as partes superior e inferior, mas ainda é
possível melhorar.
Para melhorar os resultados, pode aplicar filtros de suavização a qualquer área que tenha sido
reconstruída de forma inadequada.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Ferramenta de seleção de faces: Esta ferramenta funciona da mesma forma que a opção Select
Vertexes (Selecionar Vértices); a única diferença é que ela seleciona faces em vez de vértices.
Selecionar faces inexatas: Tal como acontece com a outra ferramenta, clique com o botão direito
do rato e desloque o cursor para selecionar as faces que pretende suavizar.
É importante lembrar que, além de selecionar as faces visíveis, também terá de selecionar as
faces na caixa retangular, que não estão visíveis neste ponto de vista.
Para desmarcar faces que já tenha selecionado, mas que não pretende modificar, clique
novamente com o botão esquerdo do rato em Select Faces (Selecionar Faces) numa região
retangular na barra de ferramentas. A posição do objeto muda; clique novamente na ferramenta
de seleção de faces. Durante este processo, as faces previamente selecionadas permanecem
selecionadas. Por fim, prima a tecla Shift ao mesmo tempo que desloca o cursor sobre as faces
que não pretende modificar.
Depois de se ter certificado de que apenas as faces a serem suavizadas estão selecionadas, clique
em Select Faces (Selecionar Faces) numa região retangular. As faces permanecem selecionadas.
Menu de filtros de suavização: O filtro Taubin Smooth (Suavização Taubin) é aplicado às faces
selecionadas, podendo aceder-se ao filtro em Filters > Smoothing, Fairing and Deformation >
Taubin Smooth (Filtros > Suavização, Fairing e Deformação > Suavização Taubin).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o MeshLab
Filtro de suavização Taubin: Na janela Taubin Smooth (Suavização Taubin), é possível ajustar
vários parâmetros.
Recomenda-se ativar a opção Preview (Pré-Visualização) selecionando a respetiva caixa, de modo
a que os efeitos do ajuste dos parâmetros no objeto possam ser visualizados em tempo real.
Também se recomenda manter a predefinição Lamda. No exemplo, os parâmetros Mu e Smoothing
Steps (Passos de Suavização) foram modificados.
Os parâmetros serão diferentes consoante o erro das faces criadas durante a reprodução, pelo
que é aconselhável experimentar diferentes valores até obter o resultado certo.
Depois de ter ajustado os parâmetros com os valores pretendidos, clique no botão Apply (Aplicar).
O resultado da aplicação do filtro de suavização é significativo. A aplicação do filtro de suavização
em todas as faces reduz o detalhe do objeto, pelo que é importante aplicá-lo apenas nas faces
que não estão exatas.
Parte superior depois de aplicado
o filtro de suavização
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Parte inferior depois de aplicado
o filtro de suavização
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
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Reconstruir a nuvem de pontos com o
CloudCompare
Introdução ao CloudCompare2
O CloudCompare é um programa de processamento de nuvens de pontos (como as nuvens
de pontos que são obtidas com um digitalizador 3D). Também processa malhas triangulares e
imagens calibradas.
Este software foi criado durante a colaboração entre a Telecom ParisTech e a divisão de P&D
da EDF. O projeto CloudCompare foi iniciado em 2003 com a tese de doutoramento de Daniel
Girardeau-Montaut sobre a deteção de alterações em dados geométricos 3D. Nessa altura, o seu
principal objetivo era detetar rapidamente alterações em nuvens de pontos de alta densidade
geradas por digitalizadores a laser em instalações industriais (como centrais elétricas) ou
estaleiros de construção. Mais tarde, evoluiu para um programa de software de processamento
de dados 3D mais genérico e avançado. Agora, é um software independente e gratuito de códigofonte aberto.
O CloudCompare proporciona um conjunto básico de ferramentas para editar e compor
nuvens de pontos e malhas triangulares. Também oferece vários algoritmos de processamento
avançados para executar tarefas como: projeções, registos, cálculos de distâncias, estatísticas,
segmentação ou estimativa de características geométricas.
O CloudCompare está disponível para Windows, Linux e Mac OS X, nas arquiteturas de 32 bits
e de 64 bits. Foi programado em C ++ com Qt.
Abrir ficheiros PLY no CloudCompare
Abra a nuvem de pontos com a extensão “.ply” no CloudCompare.
Abrir o CloudCompare: Verá um menu no topo da janela principal do programa, uma barra de
ferramentas por baixo, à esquerda, uma consola no topo e, por último, um viewfinder 3D.
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2 Introdução ao CloudCompare http://en.wikipedia.org/wiki/CloudCompare (27 de fevereiro de 2015).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Importar um ficheiro de malha: Aceda a File > Open (Ficheiro > Abrir).
Selecionar o modelo de pontos (.ply): Na janela Open (Abrir), selecione o ficheiro de nuvem de
pontos que pretende processar. Uma vez selecionado o ficheiro, clique em Open (Abrir).
Por predefinição, o software de digitalização Horus guarda as nuvens de pontos como ficheiros
“.ply”. Tem de selecionar este tipo de ficheiro no menu pendente.
Propriedades dos ficheiros “.ply”: Esta janela, com opções de configuração avançadas, aparece
quando se abre um ficheiro “.ply”. Recomenda-se manter as predefinições. Para continuar e abrir
o ficheiro, clique em Apply (Aplicar).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Visualizar a nuvem de pontos: Uma vez importada a nuvem de pontos, poderá vê-la na janela
do viewfinder 3D.
Se a nuvem de pontos foi gerada a partir de uma digitalização de textura, verá a nuvem de pontos
nas cores da digitalização.
Se foi gerada a partir de uma digitalização simples sem textura, todos os pontos serão
apresentados na cor selecionada na altura da digitalização.
Limpar a nuvem de pontos
A nuvem de pontos pode conter imperfeições e ruído ou simplesmente pontos que não se
pretende que façam parte do modelo final. O CloudCompare permite-lhe selecionar pontos da
nuvem e eliminá-los.
Ferramenta de segmentação: O primeiro passo para limpar a nuvem de pontos é selecionar
a camada que contém a nuvem de pontos. Clique na camada com Cloud (Nuvem) no nome, na
árvore de ficheiros do lado esquerdo.
Depois, clique no ícone Segment (Segmentar) na barra de ferramentas.
Esta ferramenta permite-lhe selecionar pontos num espaço tridimensional utilizando um
polígono ou retângulo bidimensional. Como? Pense nesta ferramenta como uma caixa para
modificar uma das faces, que seleciona todos os pontos que ela contém da frente para trás.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Pausa e posição: Ocasionalmente, os pontos a eliminar podem não estar visíveis na vista inicial. A
ferramenta Segment (Segmentar) consiste em várias ações, que incluem: Pause (Pausa), Selection
(Seleção), Segment In (Segmentar Dentro), Segment Out (Segmentar Fora), Clear segmentation
(Limpar segmentação), Confirm segmentation (Confirmar segmentação), Confirm and delete hidden
points (Confirmar e eliminar pontos ocultos) e Cancel (Cancelar).
O botão Pause (Pausa) permite-lhe deslocar-se livremente na nuvem de pontos sem selecionar
pontos. Quando a nuvem estiver na posição pretendida, clique em Pause novamente para
começar a selecionar pontos.
Segmentar Fora: A opção Selection (Seleção) permite-lhe selecionar os pontos utilizando um
polígono com os vértices marcados ou utilizando o retângulo.
Para utilizar a opção Polygonal selection (Seleção poligonal), clique com o botão esquerdo do rato
onde pretende localizar o primeiro vértice e depois clique novamente onde pretende localizar o
segundo vértice, e por aí adiante. Uma vez definida a seleção poligonal, clique com o botão direito
do rato. Em seguida, clique numa das opções de segmentação.
Há duas opções de segmentação: Segment In (Segmentar Dentro) ou Segment Out (Segmentar Fora).
Com a opção Segment Out (Segmentar Fora), os pontos fora do polígono de seleção permanecem
visíveis, ao passo que os pontos que estão dentro passam para outra camada oculta.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Segment In (Segmentar Dentro): Pelo contrário, com a opção Segment In, os pontos dentro do
polígono de seleção permanecem visíveis e os que estão fora passam para outra camada oculta.
Limpar as nuvens de pontos: Os pontos não pretendidos deixam de aparecer após a
segmentação.
Há duas opções para concluir o processo de segmentação. A primeira opção consiste em eliminar
pontos ocultos (Delete hidden points), o que remove quaisquer pontos previamente selecionados
e que estejam ocultos.
A segunda opção consiste em confirmar a segmentação (Confirm segmentation), o que separa os
pontos não pretendidos dos pontos a manter em diferentes camadas.
Eliminar a camada de pontos não pretendidos: Se selecionou Confirm segmentation (Confirmar
segmentação), é aconselhável eliminar a camada de pontos não pretendidos. Para tal, clique na
camada que os contém e depois clique na mesma com o botão direito do rato. Selecione Delete
(Eliminar) no menu pendente.
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Resultados da limpeza das nuvens de pontos: Uma vez limpa a nuvem de pontos, verá que as
extremidades amarelas da caixa que contém a nuvem de pontos ajustam-se muito melhor do
que no início.
Limpar as nuvens de pontos é importante se quiser obter os melhores resultados.
Processar a nuvem de pontos
Para processar uma nuvem de pontos, tem de criar as normais do objeto:
Menu de cálculo de normais: O primeiro passo é selecionar a camada que contém a nuvem de
pontos cujas normais pretende calcular.
Aceda a Edit > Normals > Compute (Editar > Normais > Calcular).
Janela de cálculo de normais: Aqui, será necessário ajustar a orientação. Recomenda-se utilizar a
orientação Barycenter (Baricentro) e manter as predefinições para o resto.
Uma vez ajustadas as definições, clique em Apply (Aplicar). O programa demora alguns segundos
a calcular as normais. Terminado esse cálculo, clique no botão Close (Fechar).
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Mostrar as normais: Por predefinição, a visualização das normais está ativada. Caso contrário,
pode ativá-la clicando com o botão direito do rato na camada para a qual se calcularam as normais
e depois clique em Toggle normals (Alternar normais). Para ocultá-las, clique novamente no mesmo
separador.
Para uma reconstrução exata, as normais têm de estar viradas no sentido oposto ao do objeto,
o que significa que o objeto estará preto (a cor das normais). Se o exterior do objeto não estiver
preto, mas o interior sim, isso significa que as normais foram calculadas ao contrário.
Nos testes realizados, Barycenter (Baricentro) é selecionado como o parâmetro de orientação e as
normais são sempre calculadas no sentido oposto ao do objeto. Contudo, se foram calculadas ao
contrário, podem ser invertidas acedendo a Edit > Normals > Invert (Editar > Normais > Inverter).
Reconstruir o objeto a partir da nuvem de pontos
A partir das normais geradas na secção anterior, pode avançar para reconstruir o objeto.
Menu da ferramenta de reconstrução: Pode aceder à ferramenta de reconstrução de nuvens de
pontos através de Plugins > Poisson Surface Reconstruction (Plugins > Reconstrução de Superfícies
de Poisson).
Clique na ferramenta para abrir a respetiva janela.
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Janela da ferramenta de reconstrução: Nesta janela, pode modificar o valor da profundidade
da Octree (Octree Depth).
Os valores recomendados situam-se entre 6 e 12 (se o computador não for muito potente,
o máximo valor recomendado é 11). É aconselhável manter as predefinições para os restantes
valores.
À medida que estas variáveis são aumentadas, a exatidão do modelo final também aumenta;
porém, o tempo de processamento também será mais longo.
Uma vez ajustado o valor, clique em OK. O tempo de processamento pode variar entre vários
segundos e vários minutos, dependendo das especificações do computador que executa o
programa.
Importar cores da nuvem de pontos para a reconstrução: Uma vez concluído o processo de
reconstrução, aparece uma janela a perguntar se quer importar as cores da nuvem de pontos
para a reconstrução.
Se fez uma digitalização com textura, ou sem textura, mas quer manter a cor da nuvem de
pontos, clique em Yes (Sim). O processo de importação da cor pode demorar uns segundos ou
uns minutos, consoante o número de pontos que a nuvem tem e as especificações do computador
que executa o processo.
Se não quiser importar a cor, clique em No (Não).
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Guardar os resultados da reconstrução
Menu de gravação: Para guardar os resultados da reconstrução, é importante selecionar a camada
de malha. Em seguida, clique em File > Save (Ficheiro > Guardar).
Janela de gravação: Guarde a reconstrução no formato STL; selecione a localização onde
pretende guardá-la e depois clique no botão Save (Guardar).
Deve escolher o formato STL porque todos os programas de software de cortes utilizados na
impressão 3D podem abri-lo corretamente. Se quiser exportar o ficheiro para outras utilizações,
pode selecionar outro formato.
Unir nuvens de pontos com o CloudCompare
Por vezes, a nuvem de pontos pode estar incompleta devido à geometria do objeto digitalizado
ou ao número de lasers utilizados durante o processo de digitalização. A solução consiste em
digitalizar o objeto novamente colocando-o numa posição diferente na plataforma ou utilizando
outro laser. Depois, una as duas nuvens de pontos. Para explicar como funciona este método,
utilizámos duas nuvens de pontos; porém, este processo pode ser executado com o número de
nuvens de pontos que desejar – o procedimento é igual.
Abra os ficheiros “.ply” das nuvens de pontos dos dois processos de digitalização.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Ferramenta de alinhamento: Selecione as camadas que pretende alinhar e clique para abrir a
ferramenta. O ícone Align (Alinhar) está na barra de ferramentas.
Aparece uma janela a mostrar a camada de “referência” (amarela) e a camada “a alinhar”
(vermelha).
Clique em Swap (Trocar). A camada de referência e a camada a alinhar trocam de lugar.
Clique em OK para continuar a alinhar as camadas.
Selecionar os pontos na camada a serem alinhados: Nesta janela, as nuvens de pontos podem
ser orientadas de forma a facilitar o alinhamento dos pontos.
Depois, selecione pelo menos quatro pares de pontos correspondentes em cada uma das nuvens
de pontos para serem alinhados. Estando sobrepostas, recomendamos selecionar a caixa Show
reference cloud (Mostrar nuvem de referência) para ocultá-la e facilitar a seleção dos pontos.
Para selecionar um ponto da nuvem, basta clicar no mesmo. Se quiser desmarcar um determinado
ponto, clique no botão assinalado com um X, à direita das coordenadas dos pontos.
Os pontos são acompanhados por uma letra e um número. A letra “A” indica um ponto que
pertence à camada a ser alinhada e o número indica a ordem pela qual os pontos foram
selecionados.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Selecionar pontos na camada de referência: uQuando os pontos estiverem selecionados na
camada a alinhar, selecione os pontos correspondentes na camada de referência.
Para poder selecionar pontos na camada de referência, é útil ocultar a outra camada, apesar de
ser útil visualizá-la de vez em quando para recordar a localização do ponto nessa camada.
Os pontos têm de ser selecionados pela mesma ordem, visto que a ordem de seleção é muito
importante. Para obter bons resultados, é preciso selecionar pontos muito semelhantes em
ambas as camadas.
Tal como acontece com a outra camada, os pontos selecionados são acompanhados por uma
letra e um número. A letra “R” indica um ponto que pertence à camada a ser alinhada e o número
indica a ordem pela qual os pontos foram selecionados.
Quando os pontos estiverem selecionados em ambas as camadas, clique em Confirm (Confirmar).
Informações sobre o alinhamento: Aparece uma janela com informações sobre o processo de
alinhamento da nuvem. Clique em OK para continuar.
Ver os resultados do alinhamento: Pelo simples olhar, é possível ver que a nuvem de pontos
resultante do processo de alinhamento é mais densa, o que torna os resultados da reconstrução
mais exatos.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Unir nuvens de pontos: As nuvens estão agora alinhadas, mas ainda não foram unidas. Para unir
as nuvens, tem de as selecionar e depois clicar em: Edit > Merge (Editar > Unir).
Agora, as normais podem ser calculadas e o objeto reconstruído, conforme explicado
anteriormente.
Imprimir os resultados da reconstrução
Há uma desvantagem no processamento de nuvens de pontos no CloudCompare: em geral,
o programa não fecha os objetos. Tomando o totem como exemplo, uma vez reconstruídas as
partes superior e inferior, elas permanecem abertas e o objeto está oco por dentro.
Isto pode causar problemas ao imprimir o modelo 3D, visto que o programa pode reconhecer o
objeto como um cilindro oco, imprimindo apenas as paredes.
Explicaremos como resolver este problema mais adiante, utilizando o software Cura de cortes
e impressão.
Executar o Cura: Esta é a janela principal do programa Cura. Há um menu no topo, um painel
com quatro separadores à esquerda e um viewfinder 3D que ocupa a maior parte da janela.
Abrir um modelo 3D: Para abrir um modelo 3D, clique em File > Load model file... (Ficheiro >
Carregar ficheiro de modelo...).
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Abrir a janela do modelo: Nesta janela, pode navegar nos diretórios e selecionar o modelo 3D
a imprimir.
Uma vez selecionado o ficheiro, clique em Open (Abrir).
Visualização do modelo: Uma vez aberto, o modelo 3D aparece na janela. Clique e mantenha
premido o botão direito do rato para alterar a orientação e utilize a roda do rato para ajustar o
zoom.
Nesta vista, pode ver que o modelo 3D está oco.
Ver as camadas de impressão: Por vezes, o Cura deteta objetos ocos e preenche-os
automaticamente. Se a reconstrução do objeto deixou pontos no interior do modelo, ele não
será automaticamente preenchido.
A melhor forma de ver se o modelo será corretamente impresso é alterando a vista para o modo
Layers (Camadas), onde verá como é que as camadas ficam impressas.
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Reconstruir a nuvem de pontos com o CloudCompare
Corte incorreto: Para verificar se o Cura preencheu o modelo automaticamente, altere a vista
para o modo Layers (Camadas).
A barra à direita indica o número de camadas visíveis. Deslize a barra para cima ou para baixo
para ver mais ou menos camadas.
Para verificar o preenchimento do objeto, idealmente, aceda a uma das camadas intermédias do
modelo. O programa pode demorar algum tempo a processar as camadas. Se o modelo aparecer
oco depois de concluído o processamento, ele não foi automaticamente preenchido. Por outro
lado, se aparecer uma malha dentro do modelo, ele foi automaticamente preenchido e agora o
utilizador pode imprimi-lo.
A imagem à esquerda mostra um modelo cortado que não foi automaticamente preenchido pelo
programa.
Configuração especialista: Para resolver o problema de preenchimento do modelo, abra a janela
Expert config (Configuração especialista).
Para abrir esta janela, aceda a Expert > Open Expert Settings (Especialista > Abrir Definições
Especialistas).
Em Fix horrible (Corrigir horrível), apenas a caixa Combine everything (Type-A) (Combinar tudo
[Tipo A]) está selecionada por predefinição. Para preencher todo o modelo, tem de selecionar
Combine everything (Type-B) (Combinar tudo [Tipo B]).
Em seguida, clique em OK.
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Uma vez gerado o ficheiro
de impressão (GCode), é
importante abrir novamente
a configuração especialista
e inverter as alterações
que foram feitas. Se não o
fizer, podem ocorrer erros
e preenchimentos não
desejados da próxima vez
que fizer cortes.
Corte correto: Para verificar se as alterações feitas na Expert config (Configuração especialista)
resolveram o problema de preenchimento, tal como antes, terá de visualizar novamente uma
das camadas intermédias.
A imagem à esquerda mostra o modelo perfeitamente preenchido e pronto para ser impresso.
Menu de gravação: Por último, para guardar o ficheiro de impressão (GCode) clique em File >
Save GCode (Ficheiro > Guardar GCode).
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Janela de gravação: Depois, aparece a janela de gravação. Nesta janela, pode navegar no
diretório e guardar o ficheiro na localização pretendida.
Quando tiver introduzido o nome do ficheiro e selecionado a localização, clique em Save
(Guardar).
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Para mais informações, queira contactar:
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