Estudiantes del IPN desarrollan un sistema accesible para capturar y animar expresiones faciales en 3D que puede usarse para la animación digital, los videojuegos o adaptarlo en los autos para detectar el cansancio del conductor y evitar accidentes.
Ante los elevados precios de las herramientas comerciales actuales, alumnos de la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas (UPIITA) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) construyeron un prototipo funcional en los laboratorios de la institución que imita con precisión los movimientos y expresiones del rostro humano.
Frente al reto que implica reproducir de forma realista las emociones faciales en animación digital, jóvenes del IPN diseñaron un dispositivo mecatrónico que detecta, procesa y reproduce automáticamente gestos del rostro en modelos tridimensionales.
Problema grave y silencioso
El problema del cansancio, fatiga o somnolencia al volante en México es silencioso, pero muy grave, estiman especialistas en seguridad.
Señalan que representa uno de los factores de riesgo más importantes en los accidentes de tránsito, aunque las cifras oficiales tienden a subestimarlo.
En México se registran alrededor de 350 mil a 400 mil accidentes de tránsito terrestres al año, según datos del Inegi en periodos recientes, con miles de muertes y decenas de miles de lesionados.
La fatiga contribuye de forma significativa, pero no siempre se registra explícitamente como causa principal; a menudo se clasifica como «error humano» genérico.
Las estimaciones conservadoras, como las del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) señalan que la fatiga contribuye al menos al 24% de los accidentes viales en general, especialmente en transporte de carga y carretera.
3 de cada 10 accidentes, por conductores que se duermen al volante
Publicaciones de la Secretaría de Salud y expertos en trastornos del sueño indican que 3 de cada 10 accidentes se deben a que los conductores se duermen al volante o experimentan somnolencia severa.
Esto lo posiciona como una de las principales causas de mortalidad vial, especialmente entre jóvenes de 18 a 25 años.
En cifras oficiales, la fatiga aparece con porcentajes más bajos, alrededor de 5% en algunos reportes, pero especialistas coinciden en que está subestimada, ya que muchos casos no se detectan o reportan correctamente, a diferencia del alcohol, que sí se prueba más fácilmente.
En sectores de alto riesgo como conductores profesionales, camiones de carga, autobuses, taxi o transporte público, los estudios muestran prevalencias altas de fatiga laboral inaceptable, de hasta 60 y 65% en algunos grupos.
Cansancio, causa número uno de accidentes en carretera
Entre conductores de carga pesada es común reportar que se quedaron dormidos al volante al menos una vez, y el cansancio se percibe como la causa número uno de accidentes en carretera, por encima de malas condiciones del camino, y la combinación fatiga-alcohol u otras sustancias agrava mucho el riesgo.
La gravedad se ve en el impacto: dormir menos de cuatro horas aumenta hasta 15 veces el riesgo de accidente, y estar despierto 18 horas seguidas equivale aproximadamente a conducir con niveles de alcohol en sangre de 0.05–0.10%, límite legal en muchos contextos.
La iniciativa del IPN
Aunque la tecnología progresa en la captura y ajuste automático de expresiones faciales, persisten restricciones que obligan a intervenciones manuales en los modelos 3D. Además, las soluciones existentes suelen demandar inversiones altas y tiempos prolongados de desarrollo.
Los estudiantes Aleks Adrián Calderón Vázquez, Alejandro Campos Arroyo y Daniel Cruz Ramírez, de la UPIITA, modificaron una cámara de profundidad montada en una diadema orientada hacia el rostro, a fin de registrar las expresiones faciales en tres dimensiones.
Con código abierto
“Los datos capturados se envían a un algoritmo de inteligencia artificial en una computadora, donde una aplicación de diseño los aplica directamente sobre un modelo facial”, explicó Aleks Calderón.
Detalló que el sistema opera con software de código abierto para desarrollar e integrar los distintos componentes, conectando la información visual de la cámara con el modelo tridimensional.
Bajo la orientación de los profesores Erick Huitrón Ramírez, David Abraham Morales Enríquez y José Luis Cruz Mora, de la UPIITA, los estudiantes politécnicos implementaron una red neuronal para reconocer áreas clave del rostro, como ojos, párpados, cejas y boca.
«Entrenamos el modelo con nuestros propios rostros y complementamos con una amplia base de datos de visión artificial de Google, que incluye numerosas expresiones registradas mediante cámaras de profundidad”, comentó Alejandro Campos.
Se adapta fácilmente en vehículos para monitorear señales de fatiga
Gracias a esa información, los politécnicos crearon una malla deformable que se aplica al rostro de un modelo 3D preexistente, permitiendo que copie en tiempo real los gestos y movimientos humanos. El resultado puede almacenarse para que el modelo conserve esa animación incorporada.
“Pudimos combinar nuestros conocimientos con tecnologías emergentes para llevar a cabo el rigging completo: desde la creación de un esqueleto interno hasta el ajuste preciso de parámetros que generan expresiones naturales y coherentes”, destacó Daniel Cruz.
Los tres futuros ingenieros mecatrónicos desarrollaron el “Sistema de identificación de gestos para modelos faciales tridimensionales” en el Laboratorio de Realidad Extendida de la UPIITA como parte de su titulación.
Destacan su potencial en animación digital y videojuegos; además, podría adaptarse fácilmente en vehículos para monitorear las señales de fatiga o somnolencia del conductor y activar alertas preventivas, contribuyendo a mayor seguridad vial.
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