Del TLS LiDAR (TLS) a la videogrametría: el cambio de paradigma comienza con 2fSLAM

Caso de estudio: Monitorización geométrica de túnel con 2fSLAM

En el presente caso de estudio se analiza la aplicación del escáner 3d 2fSLAM de 2Freedom Imaging (escáner únicamente basado en imágenes) en la monitorización geométrica diaria de un túnel en construcción.

El objetivo principal era capturar diariamente 150 metros de túnel con precisiones inferiores a un centímetro, en el menor tiempo posible, y con un procesamiento que permitiese certificar la calidad de los trabajos con rapidez para no interferir en el avance de la obra.

Situación previa y limitaciones

Inicialmente, el cliente empleaba un láser escáner estático (TLS) de alta precisión que requería ser posicionado en múltiples ubicaciones a lo largo del túnel. Este proceso, además de ser costoso y demandar un tiempo considerable, presentaba limitaciones inherentes a la morfología irregular del túnel (revestido con gunita), lo que provocaba la existencia de zonas ocultas sin escanear.

A pesar de contar con un sistema de referencia común mediante dianas, el alineamiento semiautomático exigía intervenciones manuales para garantizar una correcta fusión de las diferentes nubes de puntos. Todo ello redundaba en un proceso de captura y procesamiento lento y con posibilidad de errores acumulados por alineación que debían ser controlados manualmente.

Implementación del sistema 2fSLAM Scanner

Ante estas limitaciones, se implementó el sistema 2fSLAM, una cámara videogramétrica avanzada desarrollada por la empresa española 2Freedom Imaging.

Este sistema integra tres sensores: una cámara de alta resolución con obturador global (Global Shutter) para captura de imágenes precisas sin deformaciones por el movimiento de la cámara, y una cámara dedicada a la tecnología Visual SLAM, además de una unidad inercial (IMU).

Históricamente la videogrametría no ha obtenido buenos resultados fundamentalmente porque la selección de imágenes no ha sido óptima, normalmente seleccionándose las imágenes únicamente por tiempo o por distancia, algo que provoca cortes en la trayectoria o acumulaciones de frames en determinados lugares, que generan, a su vez, imprecisiones.

Pero, por otro lado, la optimización del proceso fotogramétrico para tomas secuenciales, tampoco ha sido adecuadamente abordada por los softwares fotogramétricos. Gracias a los algoritmos desarrollados de 2Freedom, el software optimiza la selección de imágenes obtenidos en secuencias de vídeo, superando las limitaciones históricas de la videogrametría en entornos de infraestructura.

En este caso de estudio, el operario posiciona dianas a ambos lados del túnel, separadas entre sí cada 10-15 metros, posiciona una luz adecuada y realiza un escaneo completo de tramos de 150 metros en aproximadamente 10 minutos.

Nuestro 2fSLAM está preparado para incorporar fácilmente un sistema de iluminación y moverse con ambos integrados, por lo que permite iluminar la escena mientras se escanea.

El sistema 2fSLAM permite una captura continua y dinámica sin necesidad de paradas ni recolocación del equipo. Posteriormente, el procesamiento fue completamente automático, sin intervención del usuario, y se completó en un tiempo medio de 60-70 minutos.

Resultados y comparativas

Las precisiones obtenidas con el escáner de 2fSLAM es del orden de 7-8 mm (RMS), habiéndose verificado mediante comparativas con láser escáner estático y perfilómetros.

En todos los casos, las desviaciones se mantuvieron por debajo del centímetro, cumpliendo con los requisitos del cliente. Cabe destacar que, al eliminar la necesidad de posicionamientos múltiples y alineamientos manuales, se redujeron significativamente tanto los tiempos de captura como los tiempos de procesado de datos.

Conclusión

La adopción de 2fSlam para la monitorización geométrica diaria de túnel ha supuesto una mejora sustancial en eficiencia, precisión y operatividad respecto a métodos tradicionales con láser escáner estático.

Actualmente, estamos asistiendo a un cambio de paradigma donde sistemas videogramétricos como 2fSlam están empezando a colonizar áreas donde, hasta el momento, solo el láser escáner (estático o dinámico) eran los únicos capaces de hacerlo.

A esto se le une la capacidad de utilizar IA para detectar y segmentar objetos o patrones con imágenes que, funcionalmente, son más óptimos en imágenes que en nubes de puntos, por lo que la videogrametría y 2fSlam scanner se presenta como una alternativa fantástica a los sistemas actuales.

Gracias a la tecnología desarrollada por la empresa 2Freedom Imaging, y a la confianza de nuestro cliente, éste ha podido integrar un sistema robusto, rápido y fiable, permitiendo un flujo de trabajo diario fluido sin interrupciones en la obra.

Caso de estudio en colaboración con Carlson Software.