Fotogrametria é um processo utilizado para se obter dados confiáveis de objetos do mundo real a partir de fotos.
Dados em 2D e 3D são extraídos de imagens e, partir de diversas fotos sobrepostas, pode-se converter esses dados em um modelo 3D digital de objetos, edifícios ou espaços abertos. Essa técnica permite a digitalização grandes extensões, como terrenos e paisagens, que de outra forma seriam impossíveis de se digitalizar. Assim, topógrafos, arquitetos, engenheiros e empreiteiros costumam utilizar a fotogrametria para criar mapas topográficos, redes ou nuvens de pontos.
Softwares de fotogrametria vêm em muitos formatos e tipos. Soluções comerciais são ideais para aplicações industriais e de engenharia, embora alguns aplicativos e programas robustos estejam disponíveis gratuitamente. Você só precisa de uma câmera ou um celular para tirar as fotos; se você tiver acesso a uma impressora 3D, pode inclusive imprimir seus modelos depois!
Nesse artigo, nós compilamos uma lista dos melhores softwares de fotogrametria grátis, mas antes, vamos dar uma olhada em como esses softwares funcionam.
Tipos de fotogrametria
Softwares de fotogrametria registram automaticamente os pontos compartilhados entre as múltiplas imagens e então calcula suas distâncias no espaço 3D. Esse processo gera uma nuvem de pontos que pode ser transformada em uma malha 3D. Geralmente, uma maior quantidade de fotografias gera modelos com melhor qualidade. Alguns programas avançados podem oferecer ferramentas para refinar a nuvem de pontos, melhorando a qualidade da malha.
Uma quantidade suficiente de dados de imagem é crucial para garantir a precisão de softwares de fotogrametria. São utilizadas duas técnicas principais: “Structure from Motion” (SfM) e marcadores codificados. A técnica “Structure from Motion” (SfM) se baseia em características naturais do ambiente, como uma casca de árvore e outras estruturas densas. Os marcadores codificados são empregados no processamento de objetos com poucas características ou com superfícies reflexivas e translúcidas. Se utilizados corretamente, os marcadores codificados podem ser mais precisos do que a técnica Structure from Motion.
Embora a maioria dos softwares de fotogrametria se concentre na geração de malhas 3D ou de nuvens de pontos de alta qualidade, alguns programas também incorporam ferramentas de análise em seu espaço de trabalho. Esses recursos adicionais permitem que usuários realizem medições, criem anotações em mapas ou enriqueçam os dados. Empresas de infraestrutura, órgãos florestais e organizações de gerenciamento de regiões costeiras utilizam essas soluções com frequência.
A configuração típica para fotogrametria envolve uma câmera de mão ou uma câmera em um tripé para maior estabilidade. Essa abordagem, conhecida como fotogrametria terrestre, captura imagens no nível da rua, sendo adequada para escanear objetos em pequena escala.
A fotogrametria aérea envolve a instalação de uma câmera em uma aeronave para capturar imagens de estruturas amplas, como edifícios, montanhas ou cidades. Um modelo de alta qualidade requer centenas ou milhares de fotos e uma sobreposição de 80 a 90%.
Dito isto, vamos nos aprofundar nas melhores opções gratuitas disponíveis para ajudar você a capturar recursos incríveis.
Meshroom
Meshroom é um software de fotogrametria gratuito e open-source baseado na estrutura do AliceVision. Com ele, você pode gerar um modelo 3D com imagens de um objeto em diferentes ângulos. O software calcula a distância entre pontos na superfície do objeto e cria uma malha a partir deles.
O programa foi desenvolvido em torno de um fluxo de trabalho baseado em nodes (nós), que é fácil de usar e integra todos os passos necessários para gerar um modelo 3D. Cada um desses passos teriam de ser ativados individualmente em outros programas, mas como no Meshroom eles formam uma pipeline de nodes, você só precisa de um clique.
Mas então para que essa pipeline tão elaborada se tudo o que você precisa é de um único botão? Cada um desses nodes pode ser ajustado de modo a se obter exatamente o resultado que deseja. Por exemplo, você pode selecionar o node de textura para estabelecer a resolução do mapa de texturas de modo a ajustá-la à aplicação que você pretende lhe dar: que pode ser desde jogos de celular até a renderizações de alta resolução. Quanto mais tempo você investir neste software de fotogrametria gratuito, melhores serão os resultados.
Se você for usuário do Autodesk Maya, poderá instalar um plug-in gratuito do Meshroom diretamente do site para usar esse software dentro do modelador 3D. Alternativamente, existem opções de exportação fáceis para o Blender ou o Unity.
- Onde encontrar: Alicevision
- Plataformas: Windows, Linux
- Formatos de exportação: .obj, .ply
OpenMVG
O OpenMVG é uma biblioteca especializada em fotogrametria que é bastante popular no seio da comunidade de Multiple View Geometry (MVG) e entre os cientistas especializados em visão computacional. Essa solução tende a se centrar no método Structure from Motion (SfM) e conta com numerosas ferramentas integradas dedicadas a essa técnica de fotogrametria.
Todas as suas características e modelos foram testados para garantir que não apenas funcionam corretamente, mas também funcionam em situações reais.
Este software de fotogrametria requer a compilação para o seu uso e são necessários alguns conhecimentos informáticos para utilizá-lo. Todavia, a sua acessibilidade focada na comunidade o torna uma ferramenta acessível, capaz de ser incorporada no fluxo de trabalho de outros programas de fotogrametria.
- Onde encontrar: GitHub
- Plataforma: Windows
- Formato de exportação: .ply
VisualSFM
Tal como o nome indica, VisualSFM é um software de fotogrametria que utiliza o método Structure from Motion (SfM) para gerar nuvens de pontos. Os usuários podem trabalhar a partir da linha de comandos ou a partir da interface gráfica de usuário. O software pode detectar e associar características, além de ajustar agrupamentos (bundles).
Criado por Changchang Wu, um engenheiro de software do Google, VisualSFM é fruto de estudos realizados tanto pelo próprio Wu quanto por pesquisadores da área. Embora os aficcionados pela fotogrametria possam ficar loucos com as dezenas de parâmetros de configuração para ajustar os resultados, o processo básico para criar uma nuvem de pontos consiste em nada mais do que quatro cliques. Tenha em conta que este software é gratuito apenas para uso pessoal ou acadêmico, sem a finalidade de lucros.
- Onde encontrar: CCWU
- Plataformas: Windows, MacOS, Linux
- Formato de exportação: .ply
MicMac
MicMac é um software de fotogrametria gratuito e open-source desenvolvido pelo Instituto Geográfico Nacional da França (French National Geographic Institute) e a Escola Nacional Francesa de Ciências Geográficas (French National School of Geographic Sciences). Seu sofisticado conjunto de recursos se aplica principalmente a usuários profissionais ou acadêmicos, mas hobistas também podem achá-lo interessante.
Sendo um consistente produto para docência e pesquisa, o MicMac demonstrou ser uma ferramenta versátil utilizada com sucesso em cartografia, proteção ambiental, silvicultura, preservação do patrimônio cultural e setores privados para gerar modelos 3D e imagens ortográficas.
Esse software de fotogrametria grátis também é capaz de lidar com qualquer objeto e escala que lhe for proposta. O MicMac é capaz de medir tanto grandes extensões de terra como pequenos objetos. Além disso, ele pode processar tanto imagens de curto alcance quanto imagens aéreas. Algumas das ferramentas de edição proporcionadas pelo software o tornam inclusive uma solução viável para metrologia e topografia. Exitem vários tutoriais online disponíveis para que você possa começar a utilizá-lo rapidamente.
- Onde encontrar: GitHub
- Plataformas: Windows, MacOS, Ubuntu, Raspberry Pi
- Formatos de exportação: .geotiff, .ply, .xml
Regard3D
Regard3D é um software de fotogrametria gratuito e open-source que utiliza o método Structure from Motion (SfM) para criar um modelo 3D a partir de fotografias feitas de diversos ângulos de um objeto. Trata-se de um software que oferece um extenso conjunto de ferramentas para editar a nuvem de pontos, seja com vértices coloridos ou com uma textura, antes de gerar uma malha 3D.
Pode levar algum tempo até que você possa se adaptar e se sentir à vontade com todos os ajustes e parâmetros que podem ser configurados antes de atingir o tipo de resultado desejado. Se você está dando os primeiros passos no mundo da fotogrametria, eis aqui um bom ponto de partida: o site do Regard3D oferece todos os guias e tutoriais de que você precisa para começar rapidamente.
- Onde encontrar: Regard3D
- Plataformas: Windows, MacOS
- Formatos de exportação: .obj, .ply
COLMAP
O COLMAP é um software de fotogrametria grátis disponível para download no GitHub. Ele pode ser executado a partir da linha de comandos ou ser operado como qualquer outro programa com uma interface gráfica de usuário. Tal como a maioria dos outros programas de fotogrametria disponíveis nesta lista, COLMAP pode reconstituir objetos 3D automaticamente, seja a partir de imagens procedentes de uma única câmera, seja com configurações stereo.
Sendo um programa criado por pesquisadores, o COLMAP também conta com muitas opções altamente avançadas. Elas sem dúvidas melhoram a qualidade do produto final, mas não são imprescindíveis para aqueles usuários que desejam apenas gerar uma malha 3D de forma rápida e fácil. Por exemplo, você pode definir de forma bastante detalhada que tipo de câmera foi usada para capturar as imagens. O mesmo ocorre com o processo de extração de características, que pode ser ajustado para alcançar os melhores resultados possíveis.
Embora este software possa exportar uma malha 3D, ele permite que você trabalhe com uma densa nuvem de pontos apenas a partir de uma janela de visualização. Para limpar e aperfeiçoar a malha 3D, você irá precisar trabalhar com outros programas como o MeshLab.
- Onde encontrar: Github
- Plataformas: Windows, MacOS, Linux
- Formatos de exportação: .ply, .vrml
PhotoCatch
O PhotoCatch é um dos primeiros aplicativos baseados na API da Apple chamada “Object Capture”, disponível com o MacOS Monterey. Ele permite que você crie digitalizações 3D de objetos com seu iPhone ou iPad em um processo simples e fácil de usar que leva apenas alguns minutos.
Entretanto, saiba que para compilar os dados da digitalização, é necessário um Mac com chip M1 ou um Mac Intel com 16GB de RAM e uma GPU da AMD com pelo menos 4GB de VRAM. Se você não tiver esse hardware, o PhotoCatch também funciona em dispositivos móveis iOS.
O feedback da comunidade é extremamente positivo e até novos usuários tentando a fotogrametria pela primeira vez relataram ser possível criar digitalizações bem-sucedidas. Se você possui o hardware necessário ou não se importa de gastar alguns dólares para fazer a computação direto na nuvem, experimente esse aplicativo.
O aplicativo é gratuito para baixar, mas, dependendo do número de imagens utilizadas, um modelo pode custar partir de USD $2 aproximadamente. Existem também os pacotes Essentials e Pro por cerca de USD $5 e $10 por mês, respectivamente. O PhotoCatch também dá suporte à exportação direta ao Sketchfab, onde muitos modelos são disponibilizados para download.
- Onde encontrar: App Store
- Plataformas: MacOS, iOS
- Formato de exportação: .usdz
Kiri Engine
Enquanto usuários iOS possuem uma boa variedade de aplicativos para fotogrametria, os usuários Android estão muito mais limitados em suas escolhas. Nós acreditamos que o KIRI Engine é um dos poucos serviços disponíveis que oferecem resultados decentes com celulares Android.
Há até mesmo uma opção para usar a interface web, assim você não precisa nem de um celular! Usar o Kiri Engine em um navegador é bastante simples, permitindo que você faça o upload de imagens de uma DSLR para uma reconstrução ainda melhor.
O aplicativo é gratuito para baixar, mas é preciso usar tokens para exportar qualquer modelo digitalizado. Esses tokens permitem que você faça downloads ilimitados de um modelo digitalizado. Você recebe três desses tokens, que são resetados toda semana. Você também está limitado a 70 fotos por modelo. A versão pro custa cerca de USD $60/ano ou $15/mês. Isso lhe dá exportações ilimitadas, configurações avançadas de câmera, a interface web, e até 200 fotos por modelo.
- Onde encontrar: App Store
- Plataformas: Windows, MacOS, Linux
- Formatos de exportação: .obj, .mtl, .jpeg
Licença: O texto "Os melhores softwares de fotogrametria grátis", da All3DP, é licenciado pela licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional (CC BY 4.0)