Captura y reproducción de imágenes 3D mediante sistemas de Imagen Integral. Diseño, implementación y aplicaciones

Resumen

Una gran mayoría de los usuarios de monitores para la visualización de imágenes tiene el deseo de migrar de los sistemas de visualización de imágenes bidimensionales (2D) a los sistemas de visualización de imágenes tridimensionales (3D), pero la realidad es que dicha migración no se está produciendo debido a que los sistemas disponibles en la actualidad tienen numerosas limitaciones y no satisfacen las expectativas de los usuarios. Esta insatisfacción proviene del hecho de que los sistemas 3D disponibles en la actualidad no son capaces de estimular los principales mecanismos que el cerebro emplea para percibir nuestro entorno en 3D. Junto con la Holografía, la Imagen Integral es la única técnica capaz de estimular los principales mecanismo físicos y psicológicos involucrados en la visión 3D. Los sistemas de Imagen Integral proporcionan paralaje horizontal y vertical. Cada punto de la escena 3D se reconstruye a partir de un gran número de rayos luminosos, por lo que la transición entre las distintas perspectivas es cuasi continua y el paralaje de movimiento no presenta saltos abruptos. Además, los mecanismos de convergencia y acomodación se estimulan correctamente sin que se produzca conflicto entre ambos. La ventaja de la Imagen Integral con respecto a sus competidoras es que para su implementación no es necesario desarrollar nuevas tecnologías, se pueden usar las tecnologías digitales actuales para la captura y reproducción de imágenes 2D tales como los sensores CMOS o CCDs y los monitores basados en LCDs, Plasma y LEDs. Los sistemas de Imagen Integral pueden trabajar en diferentes configuraciones y los requerimientos técnicos pueden ser muy diversos en función de la aplicación a la que estén destinados. En esta Tesis se analizan las configuraciones empleadas más comúnmente en estos sistemas, así como su clasificación en función de su utilidad. Al igual que el resto de técnicas para capturar y reproducir imágenes en 3D, la Imagen Integral tiene algunas limitaciones. Entre esas limitaciones se encuentra la naturaleza pseudoscópica y la baja resolución de las imágenes reconstruidas, las inhomogeneidades en la resolución lateral, el fenómeno del trenzado de facetas y la limitada profundidad de campo en la etapa de captura. Tales limitaciones se estudian en esta Tesis y se proponen algunas soluciones a las mismas con el objetivo de contribuir a la viabilidad de la técnica. Adicionalmente, el número de aplicaciones científicas y técnicas basadas en la Imagen Integral ha crecido rápidamente en los últimos años. A lo largo de esta Tesis se han propuesto un par de aplicaciones técnicas, entre las que se incluye un método para analizar las tensiones en un sistema que involucra diversas láminas con oclusiones mutuas y un sistema que permite llevar a cabo reconstrucciones 3D a escala real, incluyendo el color y la textura del objeto original. Se prevé que el mercado de los monitores 3D crecerá enormemente en cuanto se consiga comercializar un sistema que permita estimular todos los mecanismos físicos y psicológicos involucrados en la visión de objetos 3D y se resuelvan los problemas de infraestructura básica, la competitividad de los precios y la disponibilidad de contenidos.