Adquisición automática de datos de edificios con escáneres 3d y generación de modelos

Resumen

La generación automática de modelos 3D de edificios es un tema que ha sido objeto de investigación durante los últimos años. Este proceso está dividido en dos etapas esenciales: la adquisición de datos y la generación del modelo. Los procedimientos manuales para obtener estos modelos son muy tediosos y requieren una gran cantidad de tiempo, lo que ha estimulado la necesidad de automatizarlos. En esta tesis se aborda la automatización de las dos etapas principales que permiten la generación del modelo 3D. En primer lugar se presenta un algoritmo para la digitalización automática de interiores de edificios con un escáner láser 3D montado sobre un robot móvil. Mediante este algoritmo se obtiene una nube de puntos 3D completa de los elementos estructurales del edificio. Utilizando la información obtenida con el algoritmo de escaneado automático como entrada, se presentan varios métodos para la obtención de la geometría de un modelo BIM (Building Information Model) 3D del edificio. En primer lugar, utilizando la región de interés y la nube de puntos 3D calculadas en la etapa de digitalización, se genera un modelo 3D de los elementos estructurales del edificio: paredes, suelos, techos y columnas. A continuación se genera un conjunto de ortoimágenes de las paredes que permiten llevar a cabo la detección de puertas y aperturas en paredes. Esta información es la base para generar un modelo 3D del edificio. Sin embargo, existen otros tipos de objetos de gran trascendencia, que por el contrario no han recibido un gran interés en investigaciones previas. Estos objetos, llamados componentes de servicio, se encuentran presentes de manera habitual en edificios y normalmente pertenecen a instalaciones eléctricas, mecánicas, de fontanería y de servicio. En esta tesis se presenta un método de reconocimiento y posicionamiento de este tipo de objetos, que procesa información geométrica y de color por separado y que obtiene los resultados finales mediante un innovador algoritmo de consenso. Para evaluar el funcionamiento de los algoritmos propuestos, se han llevado a cabo varias experimentaciones en distintos escenarios, simulados y reales. Finalmente, todos los algoritmos desarrollados han sido integrados bajo un único sistema, que permite llevar a cabo de manera automática todas las etapas necesarias para la obtención del modelo BIM final.