Perfilador de Distancia 3D — Mapas de Profundidad para Análisis de Superficies
Sistema de perfilado de profundidad RGB-D para analizar superficies de muestras minerales. Crea reconstrucciones 3D mediante modelo de cámara pinhole con filtrado bilateral, estimación de normales, cálculo de curvatura y métricas de rugosidad ISO 4287.
Contexto de Negocio
Caracterizar la topografía superficial de muestras minerales tradicionalmente requiere equipamiento de perfilometría de contacto costoso. Las cámaras de profundidad RGB-D proveen una alternativa accesible, pero los datos brutos de profundidad son ruidosos, distorsionados y sin significado sin un pipeline de procesamiento que transforme esos píxeles en mediciones de ingeniería estandarizadas comparables a instrumentos de laboratorio.
Valor Estratégico
El sistema implementa un pipeline completo de análisis de superficie: filtrado bilateral preservando bordes, reconstrucción 3D con modelo de cámara pinhole, cálculo de geometría diferencial (normales de superficie, curvatura Gaussiana y media), extracción de perfiles en trayectorias arbitrarias, y métricas de rugosidad ISO 4287 (Ra, Rq, Rz, Rsk, Rku). Cinco generadores de escenas sintéticas permiten validación. Exportación a formatos PLY/PCD/OBJ permite integración con herramientas externas de CAD y análisis. Parte del trío de caracterización mineral ALGES junto con Clasificación HSI y GrainSight.
El Desafío
Caracterizar la topografía superficial de muestras minerales requiere equipamiento de laboratorio costoso. Las cámaras de profundidad proveen alternativas accesibles pero los datos brutos de profundidad necesitan procesamiento sofisticado para análisis de superficies significativo — eliminación de ruido, reconstrucción 3D y métricas de rugosidad estandarizadas.
Nuestro Enfoque
Pipeline completo: entrada RGB-D sintética o real, preprocesamiento con filtrado bilateral, reconstrucción 3D vía modelo de cámara pinhole, análisis de superficie (estimación de normales, cálculo de curvatura), extracción de perfiles a lo largo de trayectorias arbitrarias, y métricas de rugosidad ISO 4287 (Ra, Rq, Rz). Exporta a formatos PLY/PCD/OBJ.
Indicadores Clave de Rendimiento
| KPI | Línea Base | Resultado | Impacto |
|---|---|---|---|
| Análisis de Superficie | Perfilometría de contacto | Perfilado de profundidad 3D sin contacto | Caracterización superficial accesible |
| Métricas de Rugosidad | Medición manual | ISO 4287 automatizado (Ra, Rq, Rz) | Evaluación estandarizada de calidad superficial |
Arquitectura
depth profiler arch
depth profiler pipeline
Non-Contact Surface Analysis
Characterizing mineral sample surfaces traditionally requires expensive contact profilometry — a physical stylus dragged across the sample. RGB-D depth cameras offer an affordable alternative, but raw depth data is noisy, distorted, and meaningless without processing. The value is in the pipeline that transforms those raw pixels into standardized engineering measurements.
The Pipeline
Bilateral filtering is the critical first step. Unlike Gaussian blur, it removes depth noise while preserving edges — essential where sharp transitions between mineral grains must survive the preprocessing, not be smoothed away.
The pinhole camera model transforms depth pixels into 3D point clouds: each (u, v, d) maps to (X, Y, Z) using camera intrinsic parameters. Differential geometry computed on the reconstructed surface reveals features invisible in raw depth: surface normals n = (-∂z/∂x, -∂z/∂y, 1) / ‖...‖, Gaussian curvature K = (f_xx·f_yy - f_xy²) / (1 + f_x² + f_y²)², and mean curvature. Convex grain peaks, concave boundaries, and flat regions become distinguishable.
ISO 4287 roughness metrics provide the engineering output: Ra (arithmetic mean roughness), Rq (RMS roughness), Rz (maximum peak-to-valley), Rsk (skewness), and Rku (kurtosis). Profile extraction along arbitrary paths produces the equivalent of a physical stylus measurement. Full 3D reconstructions export to PLY, PCD, and OBJ formats.
Stack Tecnológico
Capturas de la Aplicación
