PhotoModeler - Studio Tecnico Rodio

POLITECNICO DI BARI
II FACOLTÀ DI INGEGNERIA
SEDE DI TARANTO
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
IN INGEGNERIA CIVILE E PER L'AMBIENTE ED IL TERRITORIO
ESAME DI TOPOGRAFIA E GEOMATICA
mod. II
Relazione fotogrammetria
Docenti:
Prof. Ing. D. Costantino
Prof. ing. M. Angelini
Studenti:
Annamaria Tappari
Antonio Rodio
ANNO ACCADEMICO 2012/2013
INDICE
1.Introduzione alla fotogrammetria
1.1 CONCETTO DI BASE DELLA FOTOGRAMMETRIA .....................................pag
2
1.2 CAMERE PER FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE ........................................pag
3
1.2.1 Acquisizione diretta.......................................................................pag
3
1.2.2 Acquisizione indiretta dell'immagine digitale ................................pag
3
1.3 SCHEMA DI RIPRESA FOTOGRAMMETRICA AEREA E PROGETTO DI VOLO .......pag
3
1.4 CENNI SULLA VISIONE STEREOSCOPICA ................................................pag
5
1.5 ORIENTAMENTO DELLE IMMAGINI
1.5.1 Orientamenti interno ......................................................................pag
6
1.5.2 Orientamento esterno .....................................................................pag
7
3. Software Photomodeler scanner
2.1 LA BARRA DEGLI STRUMENTI ..............................................................pag
8
2.2 MODELLAZIONE 3D DI UN PORTALE MEDIANTE L'ULITIZZO DEL SOFTWARE
3.2 PHOTO MODELER SCANNER ..................................................................pag
9
2.3 CALIBRAZIONE DELLA MACCHINA FOTOGRAFICA ..................................pag
9
2.4 IMPORTAZIONE DELLA IMMAGINI "POINTS - BASED PROJECT" ...............pag
15
2.5 IDEALIZED PROJECT ............................................................................pag
16
2.6 REFERENCING MODE E PROCESSING .....................................................pag
17
2.7 SCALA - ROTATE .................................................................................pag
23
2.8 CREATE DENSE SURFACE......................................................................pag
23
2.9 CONCLUSIONI .....................................................................................pag
26
1. INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA
La fotogrammetria è quella tecnica che consente di determinare metricamente la forma,
la dimensione e la posizione di un oggetto a partire da due distinte riprese fotografiche,
definite fotogrammi, che risultano essere delle proiezioni centrali dell’'92oggetto stesso.
La fotogrammetria consente la ricostruzione degli oggetti e la determinazione di alcune
loro caratteristiche, senza richiedere il contatto fisico con gli stessi; pertanto è definita una
tecnica non invasiva e non distruttiva. Costituisce, inoltre, una procedura di rilevamento,
prospezione e documentazione delle realtà territoriali, ambientali, urbane ed architettoniche.
A seconda della posizione di ripresa delle fotografie, viene fatta una distinzione fra
fotogrammetria aerea con riprese effettuate da una piattaforma spaziale aerea (in genere
utilizzata per la realizzazione delle carte topografiche) e fotogrammetria terrestre con
riprese che vengono effettuate sulla superficie del suolo (utilizzata per rilevare edifici e
monumenti).
Nella prassi consolidata, inoltre, la fotogrammetria terrestre è suddivisa in:
- fotogrammetria dei vicini o Close-Range Photogrammetry quando gli oggetti
interessati sono a distanza inferiore a 300 m circa dalla camera da presa;
- fotogrammetria dei lontani quando gli oggetti sono situati a distanza maggiore.
In particolare, se l'oggetto è il terreno e se le fotografie sono state riprese da un aereo,
la fotogrammetria consente:
- di ricostruire la forma e le dimensioni della porzione di terreno ripresa, di formare
cioè il modello del terreno;
-di passare, attraverso la proiezione ortogonale del modello, alla sua rappresentazione
cartografica.
1.1 CONCETTO DI BASE DELLA FOTOGRAMMETRIA
Per ricostruire la posizione e la forma degli oggetti a partire da fotografie, dobbiamo
conoscere le relazioni geometriche in base alle quali si sono formate le immagini. Con
sufficiente approssimazione le immagini fotogrammetriche possono essere considerate
prospettive centrali dell'oggetto fotografato (una proiezione è definita centrale quando il
centro di proiezione C è un punto proprio).
Tuttavia da una sola immagine non è possibile dedurre le coordinate dei punti dell'oggetto,
mentre utilizzando due immagini dello stesso oggetto, prese da due punti di vista differenti,
si utilizzano altri legami geometrici che eliminano l'indeterminazione. Avendo due fotografie
che riprendono una stessa scena, il generico punto A, genera la sua immagine A' sulla
fotografia 1 e la sua immagine A'' sulla fotografia 2; i raggi r' ed r'' si definiscono raggi
omologhi.
La proiezione delle intersezioni dei raggi omologhi fornisce la posizione univoca del
punto nello spazio.
Il concetto di base della fotogrammetria è, pertanto, il poter riprodurre la forma di un
oggetto attraverso due sue immagini riprese da punti diversi dello spazio. Le operazioni
concernenti l'acquisizione delle immagini, definiscono il momento della presa eseguibile
mediante camera da presa fotogrammetrica; l'insieme delle operazioni che portano alla
ricostruzione di un modello e alla determinazione delle coordinate dei punti del modello,
costituiscono la fase di restituzione.
2
1.2 CAMERE PER FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE
1.2.1 Acquisizione diretta
Le camere da presa terrestri sono quelle usate per la fotogrammetria dei vicini. La
fotogrammetria terrestre trova impiego in differenti settori, dal rilevamento architettonico,
al rilevamento di pezzi nel settore meccanico (largo impiego nel settore automobilistico),
al settore medico, ecc. In fotogrammetria terrestre, l’acquisizione dei fotogrammi avviene
di solito attraverso camere professionali catalogabili in tre categorie:
- Camere metriche: dotate di obiettivo con aberrazioni trascurabili, appositamente
costruite per scopi fotogrammetrici;
- camere semimetriche: costruite in origine per scopi non metrici, non tutti i parametri
di orientamento interno risultano stabili, l’obiettivo ha distorsione non trascurabile
ma della quale si conosce la relativa curva di distorsione; sono dotate di reseau di
posizione nota, impressionate a contatto con la pellicola all’atto di presa;
- camere non metriche: utilizzata solo per applicazioni fotogrammetriche di scarsa
precisione; la curva di distorsione, assieme ad altri parametri, risulta incognita.
Ci occupiamo brevemente delle prime: il formato è minore di quello delle camere aeree,
i formati massimi sono 13x18 cm², si usano supporti in poliestere ma anche lastre di vetro,
la sensibilità delle pellicole è minore, visto che di solito non vi sono moti relativi tra
l'oggetto e la camera. Le camere sono a fuoco fisso, ma questo può essere eventualmente
variato con l'uso di anelli calibrati; anche l'obiettivo può essere intercambiato.
Queste camere possono essere montate su un cavalletto o su un teodolite.
1.2.2 Acquisizione indiretta dell’immagine digitale
LO SCANNER
Lo strumento utilizzato per l’acquisizione delle immagini digitali dei fotogrammi è lo
scanner. Esso è dotato di un sensore CCD lineare (o più raramente a matrice), mobile o
fisso, in grado di acquisire sia per riflessione sia per trasparenza. Per scopi fotogrammetrici
sono solitamente usati scanner piani aventi ottima risoluzione geometrica (almeno di 800
dpi, punti per pollice) al fine di avere come risultato una maggior definizione dell’immagine.
1.3 SCHEMA DI RIPRESA FOTOGRAMMETRICA AEREA E PROGETTO DI VOLO
L'aereo sorvola il terreno ad una quota relativa H; vengono riprese delle fotografie del
terreno in modo che ogni punto del terreno compaia su due fotografie; ciò si ottiene facendo
sì che ogni fotografia ricopra al 60% la parte di terreno che compare sulla precedente.
Nelle figure L è il lato della zona di terreno (all'incirca quadrata) ripresa sul fotogramma;
R è il ricoprimento longitudinale che è uguale al 60% di L; l è il lato del fotogramma (230
mm); f è la focale della camera di ripresa (in genere 150 mm).
L'aereo sorvola il terreno eseguendo delle strisciate di fotogrammi secondo lo schema
illustrato alla successiva figura 1. L'interasse i tra due strisciate viene scelto in modo che
le strisciate si ricoprano per il 20% (r=ricoprimento trasversale) questo sempre per garantire
la totale copertura fotografica del terreno da cartografare.
Supponiamo che la zona da rilevare sia l'area contornata in figura dalla linea tratteggiata;
il percorso dell'aereo sarà quello indicato dalla linea continua; i tratti rettilinei all'interno
della zona da rilevare costituiscono gli assi delle strisciate.
3
Figura 1:Strisciate con ricoprimento trasversale e longitudinale
Nelle riprese aeree per produzione di cartografie occorre ricordare che le precisioni
planimetriche e altimetriche dipendono dalla scala della carta. In particolare, la precisione
planimetrica è uguale all'errore di graficismo (0.2 mm) moltiplicato per il fattore di scala
della carta (denominatore della scala), mentre l'errore in quota è influenzato da altri fattori.
Scala
Tipo di carta
Ambito
Ente
spl
sh(m)
1:50000/1:25000
Piccola scala
Nazionale
IGM
10m/5m
.../...
1:10000/1:5000
Media scala
Regionale
Regione (CTR)
2m/1m
0.9/0.6
1:2000/1:1000
Grande scala
Comunale
Comune (CTR)
40cm/20cm
0.3/0.2
Grandissima scala
Comunale
Centri Storici
10cm
0.1
1:500
Nota la scala della carta è possibile determinare la scala (media) del fotogramma
attraverso l'interpretazione del seguente grafico:
Figura 2:Grafico relativo alla scala del fotogramma
4
Corrispondente alla relazione empirica:
mb=k•emc
con
k = 200-300
mb = scala media del fotogramma
mc = scala della carta
Detta formula cade in difetto per grandi scale, con k=150-70.
Figura 3:Schema di volo
A causa del ricoprimento longitudinale del 60% e di quello trasversale del 20%, il
numero di fotogrammi di una copertura fotogrammetrica è molto superiore a quello che
sarebbe necessario per una semplice copertura fotografica.
1.4 CENNI SULLA VISIONE STEREOSCOPICA
L’utilizzo della visione stereoscopica in fotogrammetria nasce dalla ricerca di una
maggiore precisione nella fase di restituzione e dal voler semplificare al massimo la visione
dell’oggetto all’operatore. Quando gli occhi osservano un qualunque oggetto, sulle rispettive
retine vengono visualizzate due immagini prospettiche differenti, che vengono elaborate
e trasmesse al cervello, tramite i nervi ottici, sotto forma di impulsi di corrente modulati
in frequenza. Il cervello umano esegue quindi una sintesi delle due immagini, realizzando
la visione stereoscopica binoculare naturale dell’oggetto: in altre parole, un’unica visione
in tre dimensioni.
Le due proiezioni di tali immagini sulle retine differiranno di un angolo parallattico g
visione.
Più il valore di g è grande e più è amplificata la visione tridimensionale dell’oggetto.
Tuttavia se il valore dell’angolo g supera certi limiti la visione stereoscopica non è più
5
garantita, a scapito di uno sdoppiamento dell’immagine con l’inevitabile perdita della
tridimensionalità. Se g tende a diventare iperfocale, non si riesce a valutare se un oggetto
si trovi prima o dopo rispetto ad un altro.
Figura 4:Visione umana
In fotogrammetria, invece, si ottiene una visione stereoscopica artificiale partendo da
due fotogrammi scattati da due posizioni spaziali differenti, sui quali si dovranno andare
ad individuare i punti omologhi. La visione tridimensionale sarà della parte comune ad
entrambi i fotogrammi, definita modello.
1.5 ORIENTAMENTO DELLE IMMAGINI
1.5.1 Orientamento interno
L'orientamento interno (O.I.) viene determinato dalla ditta costruttrice della camera.
Il risultato di tale operazione consiste nel certificato di calibrazione della camera. Nel
caso di camere non metriche, è possibile determinare i parametri di orientamento interno,
con minore precisione, anche per mezzo di numerose misure eseguite sull'oggetto. La
minore precisione di questo metodo è tuttavia compatibile con la minor precisione attendibile
dall'uso di tale tipo di camere. Il certificato di calibrazione di una camera fotogrammetrica
fornisce le seguenti informazioni riguardo l'orientamento interno:
- coordinate immagine delle marche fiduciali;
- parametri di distorsione radiale e tangenziale:
- coordinate PPA, PPS e FC;
- lunghezza focale c espressa in mm e in pixel;
- dimensioni dell'immagine in pixel;
- pixel size;
- data di calibrazione (in Italia, da molti capitolati tecnici è richiesto un certificato
di calibrazione non più vecchio di 2 o 3 anni);
6
- altre informazioni circa i seriali della fotocamera e delle lenti.
1.5.2 Orientamento esterno
A questo punto avviene il passaggio dalle coordinate fotogramma (bidimensionali) alle
coordinate modello (x,y,z) o a quelle oggetto (X,Y,Z). Per effettuare l'orientamento esterno
devono essere individuati una serie di punti omologhi e si deve risalire, attraverso la
risoluzione delle equazioni di collinearità, ai parametri di orientamento delle due camere.
Le equazioni di collinearità presentano complessivamente 12 parametri incogniti,
indispensabili per passare da (u,v) a (X,Y,Z). L'orientamento esterno può essere spezzato
in due fasi:
- Orientamento relativo (O.R.), durante il quale si calcolano cinque di questi parametri
fissando un sistema di riferimento arbitrario;
- Orientamento assoluto (O.A.), durante il quale si ricavano gli altri sette parametri,
fissando il sistema di riferimento “terreno”.
Un'altra soluzione è quella di risolvere in blocco le 12 incognite per mezzo delle
equazioni di collinearità:
x=-c
r11(X - X0) + r12(Y - Y0) + r13 (Z - Z0)
r31(X - X0) + r32(Y - Y0) + r33 (Z - Z0)
y=-c
r21(X - X0) + r22(Y - Y0) + r23 (Z - Z0)
r31(X - X0) + r32(Y - Y0) + r33 (Z - Z0)
Tale procedura è quella utilizzata comunemente nei programmi di restituzione digitale,
quali anche il software PhotoModeler Scanner utilizzato nel presente lavoro.
7
2 SOFTWARE PHOTO MODELER SCANNER
PhotoModeler Scanner è un software che consente di ottenere, partendo da due o più
fotogrammi digitali distinti, un modello metrico e tridimensionale dell'oggetto ripreso.
Tuttavia, a differenza dei comuni restitutori analitici e digitali, non consente di avvalersi
della visione stereoscopica per l'elaborazione dell'immagine. Esso è un programma di
fotorestituzione che, utilizzando i principi alla base della fotogrammetria, è in grado di
fornire un modello tridimensionale dell'oggetto, contenuto all'interno delle immagini
fotografiche scattate da angolazioni differenti, mettendo in relazione i punti in comune
tra le immagini ricavando, quindi, informazioni sulle dimensioni nello spazio dell'oggetto
stesso e traendo quindi dei dati tridimensionali da immagini bidimensionali.
Per ricostruire la posizione, la forma e le dimensioni dell'oggetto, il software si avvale
di semplici fotografie realizzate con una macchina fotografica digitale, nel nostro caso
Kodak easyshare C613, scattate da diverse angolazioni. Il programma crea un modello
3D attraverso relazioni geometriche individuate tra due o più immagini dello stesso oggetto.
2.1 LA BARRA DEGLI STRUMENTI
Prima di proseguire con la descrizione delle operazioni effettuate, si ritiene utile
analizzare la barra degli strumenti dell’interfaccia di PhotoModeler, in modo da comprendere
le possibilità di utilizzo del software e gli strumenti principali.
Le icone di comando principali sono:
- File: permette di aprire e visualizzare i files e il loro salvataggio/caricamento;
Figura 5:Barra degli strumenti
8
- 3D Viewer: ricostruisce l’immagine dei fotogrammi in modo tridimensionale;
- Select Mode: la freccia puntatore consente di selezionare oggetti, operazione
necessaria in caso li si voglia cancellare, spostare o modificare;
- Point Mode: attraverso questo comando ridisegnano i punti utilizzati per restituire
il fotogramma;
- DSM Trim Mode: strumento per il tracciamento delle superfici di riempimento;
- Process: funzione che attiva la parte di calcolo vera e propria del software, tratta
le informazioni inserite e calcola la precisione della restituzione;
- Reference Mode: strumento per attribuire ad un punto in un fotogramma il suo
omologo nell’altro fotogramma;
- Dense surface: permette la generazione del modello 3D;
2.2 MODELLAZIONE 3D DI UN UN PORTALE MEDIANTE L'UTILIZZO DEL SOFTWARE PHOTOMODELER SCANNER
Il nostro obiettivo è stato quello di realizzare una ricostruzione tridimensionale di una
portale di Martina da noi scelto:
Figura 6: Portale
2.3 CALIBRAZIONE DELLA MACCHINA FOTOGRAFICA DIGITALE
La prima fase è stata quella di calibrare la macchina fotografica digitale con la quale
abbiamo scattato le fotografie all'oggetto da noi scelto.
La calibrazione della camera è un procedimento atto a fornire al software le informazioni
relative allo strumento di ripresa utilizzato e le ottiche prescelte. Tale procedimento è stato
facilitato dal software Photomodeler attraverso una procedura guidata, il “Camera Calibrator
project”, che consente all’utente attraverso vari passaggi, di effettuare la calibrazione della
camera sulla base delle immagini di un reticolo di calibrazione piano fornito col software.
La calibrazione avviene utilizzando una griglia di 100 punti stampata su un foglio
formato A4 (fig. 6). Agli angoli della griglia sono presenti 4 diversi simboli, impiegati
nella procedura di orientamento automatico dei fotogrammi. La griglia dovrà essere piana
e priva di asperità.
9
Il file della griglia di calibrazione è stato preso dallo stesso software Photomodeler
scanner seguendo il seguente percorso C:\Program Files\PhotoModeler Scanner.
Figura 7: Griglia di calibrazione usata dal software photomodeler
Durante le operazioni di calibrazione, la camera è stata posta sul treppiede posizionato
ad un'altezza da terra pari a 25 cm. Abbiamo posto il foglio sul quale abbiamo stampato
la griglia di calibrazione su un supporto rigido di colore bianco, e non direttamente sul
pavimento, al fine di evitare che il software, durante il processo di calibrazione, riconoscesse
come targets, nelle immagini, punti appartenenti al piano di appoggio piuttosto che alla
griglia di calibrazione. Le fotografie sono state scattate in modo da mantenere la medesima
distanza tra camera e griglia e in modo che l'inclinazione dell'asse di ripresa restasse di
circa 45° rispetto alla normale uscente dal piano. Durante tutte le prese effettuate è stata
mantenuta la medesima messa a fuoco.
La procedura di calibrazione richiede quattro stazioni di presa, una per ogni lato della
griglia; da ciascuna di queste abbiamo realizzato 3 scatti, ruotando la camera di +/- 90°
attorno all'asse di ripresa.
Al termine dell’operazione abbiamo ottenuto le seguenti fotografie:
10
Figura 8: Foto calibrazione
In seguito, attraverso il software PhotoModeler Scanner, abbiamo avviato la procedura:
“Camera Calibration project".
Il software riconosce in maniera automatica i punti della griglia, ne determina le
coordinate, e ricostruisce il modello tridimensionale delle riprese calcolandone i parametri
(distanza focale, coordinate del punto principale Xc e Yc, dimensioni del sensore, coefficienti
Ki del polinomio di distorsione radiale).
Tutti i risultati del processamento sono stati riportati in modalità file di testo nel Project
Status Report, ottenendo un “First error” pari a 1.336 e un “Last Error” di 1.336, con una
copertura media dei punti per foto dell’ 81 % maggiore del 80 % (percentuale raccomandata
dal software).
Figura 9: camera Calibration project
11
Status Report Tree
Project Name: *** Project has not yet been saved ***
Problems and Suggestions (0)
Project Problems (0)
Problems related to most recent processing (0)
Information from most recent processing
Last Processing Attempt: Thu Jan 03 15:35:54 2013
PhotoModeler Version: 6.2.2.596 - final,full
Status: successful
Processing Options
Orientation: off
Global Optimization: on
Calibration: on (full calibration)
Constraints: off
Total Error
Number of Processing Iterations: 2
Number of Processing Stages: 2
First Error: 1.336
Last Error: 1.336
Precisions / Standard Deviations
Camera Calibration Standard Deviations
Camera1: KODAK EASYSHARE C613 ZOOM DIGITAL CAMERA [6.00]
Focal Length
Value: 6.306902 mm
Deviation: Focal: 9.4e-004 mm
Xp - principal point x
Value: 3.051415 mm
Deviation: Xp: 0.001 mm
Yp - principal point y
Value: 2.308751 mm
Deviation: Yp: 0.001 mm
Fw - format width
Value: 6.002074 mm
Deviation: Fw: 3.5e-004 mm
Fh - format height
Value: 4.495787 mm
K1 - radial distortion 1
Value: 4.920e-003
Deviation: K1: 1.6e-005
K2 - radial distortion 2
Value: -6.985e-005
Deviation: K2: 1.3e-006
K3 - radial distortion 3
12
Value: 0.000e+000
P1 - decentering distortion 1
Value: -2.898e-005
Deviation: P1: 6.0e-006
P2 - decentering distortion 2
Value: -1.982e-004
Deviation: P2: 6.7e-006
Quality
Photographs
Total Number: 9
Bad Photos: 0
Weak Photos: 0
OK Photos: 9
Number Oriented: 9
Number with inverse camera flags set: 0
Cameras
Camera1: KODAK EASYSHARE C613 ZOOM DIGITAL CAMERA [6.00]
Calibration: yes
Number of photos using camera: 9
Average Photo Point Coverage: 81%
Photo Coverage
Number of referenced points outside of the Camera's calibrated coverage: 0
Point Marking Residuals
Overall RMS: 0.162 pixels
Maximum: 0.695 pixels
Point 95 on Photo 1
Minimum: 0.097 pixels
Point 51 on Photo 5
Maximum RMS: 0.407 pixels
Point 99
Minimum RMS: 0.070 pixels
Point 51
Point Tightness
Maximum: 0.0007 m
Point 87
Minimum: 0.00011 m
Point 51
Point Precisions
Overall RMS Vector Length: 7.84e-005 m
Maximum Vector Length: 0.000164 m
Point 94
Minimum Vector Length: 7e-005 m
Point 1001
Maximum X: 8.28e-005 m
Maximum Y: 9.42e-005 m
13
Maximum Z: 0.000106 m
Minimum X: 3.19e-005 m
Minimum Y: 3.05e-005 m
Minimum Z: 5.29e-005 m
14
2.4 IMPORTAZIONE DELLE IMMAGINI “POINTS-BASED PROJECT
Una volta eseguita la calibrazione della camera, abbiamo scattato, al portale in esame,
5 foto, di cui alcune frontali e le altre da varie angolazioni, cercando di mantenere visibili
il maggior numero di particolari in tutte le foto.
Successivamente abbiamo avviato il progetto cliccando "Points-based project" dove
abbbiamo caricato le immagini dei nostri portali.
Figura 10: Points-based project
Figura 11: Portale
15
Successivamente abbiamo avviato il progetto cliccando il comando “Points-based
project" dove abbiamo caricato le immagini del nostro oggetto.
Figura 12: Select photos - points based project
2.5 Idealized project
Mediante il comando Idealize Project, sfruttando gli algoritmi di ricampionamento, si
processano le immagini per raddrizzarle e contenere le distorsioni radiali.
Figura 13: Idealized project
16
Al termine di questo processo abbiamo salvato un nuovo progetto denominandolo
“idealized project”.
2.6 REFERENCING MODE E PROCESSING
Attraverso il comando “Mark Points Mode”
sono stati individuati sulla prima
foto alcuni punti significativi dell'oggetto; abbiamo scelto i punti sulla prima immagine
in modo che fossero visibili anche nelle altre immagini.
Successivamente, attraverso il comando “Referencing Mode”,
ad ogni punto sulla
prima foto è stato assegnato un punto omologo sulle altre due fotografie.
Il numero minimo di punti richiesti dal software è di 7 unità, ma più punti vengono
inseriti, minore sarà la percentuale di errore commesso dal software in fase di elaborazione
tridimensionale. E' necessario che i punti siano individuati su piani differenti e che non
siano allineati.
Tramite il comando “Process”
si prosegue con la procedura di processamento dei
punti. Al termine del calcolo, si attiva una finestra di dialogo nella quale viene segnalato
il margine di errore nella scelta dei punti omologhi nelle diverse immagini. Nella stessa
finestra, il software suggerisce informazioni riguardo le procedure che possono migliorare
l'elaborazione.
Figura 14: Process
17
È preferibile lanciare il comando "Process” molto spesso, in modo tale che l'errore
commesso nell'individuare i punti nei differenti fotogrammi sia limitato e individuabile
facilmente tale da correggerlo in tempo.
Tramite il comando “Table Window"
e successivamente attivando dalla finestra
il comando “Point table – Quality“ è possibile visualizzare una tabella contenente i punti
omologhi con il loro margine d’errore.
Tutti i risultati del processamento sono stati riportati in modalità file di testo nel Project
Status Report, ottenendo un “First error” pari a 0.205 e un “Last Error” di 0.205.
Figura 15: Processing finished
Figura 16: Project Status Report
18
Status Report Tree
Project Name: Whit trim.pmr
Problems and Suggestions (0)
Project Problems (0)
Problems related to most recent processing (0)
Information from most recent processing
Last Processing Attempt: Mon Apr 29 09:03:23 2013
PhotoModeler Version: 6.2.2.596 - final,full
Status: successful
Processing Options
Orientation: off
Global Optimization: on
Calibration: off
Constraints: on
Total Error
Number of Processing Iterations: 2
Number of Processing Stages: 2
First Error: 0.205
Last Error: 0.205
Precisions / Standard Deviations
Photograph Standard Deviations
Photo 1: 100_3514_ideal.JPG
Omega
Value: -0.199424 deg
Deviation: Omega: 0.004 deg
Correlations over 95.0%: Y:-99.8%
Phi
Value: 0.098796 deg
Deviation: Phi: 0.004 deg
Correlations over 95.0%: X:99.8%
Kappa
Value: -0.132237 deg
Deviation: Kappa: 0.002 deg
Xc
Value: 0.003320
Deviation: X: 1.3e-004
Correlations over 95.0%: Phi:99.8%
Yc
Value: 0.007394
Deviation: Y: 1.4e-004
Correlations over 95.0%: Omega:-99.8%
Zc
Value: -0.001873
19
Deviation: Z: 5.6e-005
Photo 2: 100_3515_ideal.JPG
Omega
Value: 0.628139 deg
Deviation: Omega: 0.005 deg
Correlations over 95.0%: Y:-99.9%
Phi
Value: -10.272462 deg
Deviation: Phi: 0.004 deg
Correlations over 95.0%: X:99.8%
Kappa
Value: 2.861889 deg
Deviation: Kappa: 0.002 deg
Xc
Value: -0.396587
Deviation: X: 1.6e-004
Correlations over 95.0%: Phi:99.8%
Yc
Value: -0.037031
Deviation: Y: 1.8e-004
Correlations over 95.0%: Omega:-99.9%
Zc
Value: -0.107905
Deviation: Z: 3.9e-005
Photo 3: 100_3517_ideal.JPG
Omega
Value: 0.934275 deg
Deviation: Omega: 0.007 deg
Correlations over 95.0%: Kappa:95.1%, Y:-99.9%
Phi
Value: -25.641707 deg
Deviation: Phi: 0.007 deg
Correlations over 95.0%: X:99.6%, Z:96.6%
Kappa
Value: 2.572883 deg
Deviation: Kappa: 0.003 deg
Correlations over 95.0%: Omega:95.1%, Y:-95.4%
Xc
Value: -1.049241
Deviation: X: 2.4e-004
Correlations over 95.0%: Phi:99.6%
Yc
Value: -0.056159
Deviation: Y: 2.2e-004
Correlations over 95.0%: Omega:-99.9%, Kappa:-95.4%
Zc
20
Value: -0.298019
Deviation: Z: 1.3e-004
Correlations over 95.0%: Phi:96.6%
Photo 4: 100_3518_ideal.JPG
Omega
Value: 0.866028 deg
Deviation: Omega: 0.007 deg
Correlations over 95.0%: Kappa:95.9%, Y:-99.9%
Phi
Value: -33.459165 deg
Deviation: Phi: 0.008 deg
Correlations over 95.0%: X:99.4%, Z:98.6%
Kappa
Value: 3.360368 deg
Deviation: Kappa: 0.004 deg
Correlations over 95.0%: Omega:95.9%, Y:-96.1%
Xc
Value: -1.313798
Deviation: X: 2.3e-004
Correlations over 95.0%: Phi:99.4%, Z:96.4%
Yc
Value: -0.042342
Deviation: Y: 2.1e-004
Correlations over 95.0%: Omega:-99.9%, Kappa:-96.1%
Zc
Value: -0.402721
Deviation: Z: 2.0e-004
Correlations over 95.0%: Phi:98.6%, X:96.4%
Photo 5: 100_3519_ideal.JPG
Omega
Value: 1.662013 deg
Deviation: Omega: 0.006 deg
Correlations over 95.0%: Kappa:95.7%, Y:-99.8%
Phi
Value: -32.700577 deg
Deviation: Phi: 0.008 deg
Correlations over 95.0%: X:99.2%, Z:98.9%
Kappa
Value: 2.869316 deg
Deviation: Kappa: 0.004 deg
Correlations over 95.0%: Omega:95.7%, Y:-96.1%
Xc
Value: -1.374826
Deviation: X: 2.0e-004
Correlations over 95.0%: Phi:99.2%, Z:96.4%
Yc
21
Value: -0.060151
Deviation: Y: 1.9e-004
Correlations over 95.0%: Omega:-99.8%, Kappa:-96.1%
Zc
Value: -0.487527
Deviation: Z: 2.0e-004
Correlations over 95.0%: Phi:98.9%, X:96.4%
Quality
Photographs
Total Number: 5
Bad Photos: 0
Weak Photos: 0
OK Photos: 5
Number Oriented: 5
Number with inverse camera flags set: 0
Cameras
Camera1: KODAK EASYSHARE C613 ZOOM DIGITAL CAMERA [6.00]
Calibration: yes
Number of photos using camera: 0
Average Photo Point Coverage: 81%
Camera2: KODAK EASYSHARE C613 ZOOM DIGITAL CAMERA [6.00] Idealized
Calibration: yes
Number of photos using camera: 5
Average Photo Point Coverage: 81%
Photo Coverage
Number of referenced points outside of the Camera's calibrated coverage: 0
Point Marking Residuals
Overall RMS: 0.242 pixels
Maximum: 0.960 pixels
Point 21 on Photo 3
Minimum: 0.039 pixels
Point 923 on Photo 1
Maximum RMS: 0.642 pixels
Point 6
Minimum RMS: 0.030 pixels
Point 923
Point Tightness
Maximum: 0.34 cm
Point 6
Minimum: 0.0033 cm
Point 1768
Point Precisions
Overall RMS Vector Length: 0.0915 cm
Maximum Vector Length: 0.107 cm
22
Point 135
Minimum Vector Length: 0.0717 cm
Point 315
Maximum X: 0.0531 cm
Maximum Y: 0.0331 cm
Maximum Z: 0.0963 cm
Minimum X: 0.0242 cm
Minimum Y: 0.0212 cm
Minimum Z: 0.0541 cm
2.7 SCALE - ROTATE
Successivamente l'oggetto è stato scalato utilizzando lo strumento “Scale/Rotate”
andando ad introdurre una lunghezza nota, in questo caso la distanza tra due punti
presi sulla prima foto.
In questo modo la rappresentazione tridimensionale dell'oggetto viene scalata nel suo
intero e diventa suscettibile di misurazione tanto quanto l'oggetto reale.
2.8 CREATE DENSE SURFACE
Dal momento che le immagini ritraggono non solo l'oggetto, ma anche una
porzione di sfondo, attraverso il comando “DSM Trim Mode” , sulla prima foto
abbiamo delimitato l'area di calcolo selezionando solo l'oggetto. Ciò contribuisce
ad accelerare il processo in quanto verrà modellata solo l'area di interesse. Al termine
di questa fase abbiamo salvato un ulteriore progetto denominandolo “With trim”.
Figura 17: DSM Trim Mode
Dopo aver definito un confine “DSM”, può essere attivato o disattivato individualmente
utilizzando il comando proprietà “DSM Trim”
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Figura 18: DSM Trim
Da “Trim type” è possibile impostare il tipo di Trim.
Il “trim outside boundary” esclude i dati immagine all di fuori del confine trim, cioè
solo i pixel all'interno della regione considerata sarà utilizzato, mentre "cut hole" esclude
i dati immagine all'interno della regione trim.
Infine si procede con il comande " Create Dense Surface" con il quale è possibile
selezionare coppie di immagini, che abbiamo scelto in ordine di angolazione crescente.
Figura 18:Create dence surface
Dal “3D Viewer Options” con l’opzione Display style, abbiamo scelto il tipo di superficie
(Fast textures), e abbiamo disattivato RawDSMClouds dall’opzione Layers, per eliminare
la presenza della nuvola di punti.
24
Figura 19: Risultato finale
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2.8 Conclusioni
Scopo finale di questo progetto è stato quello di riprodurre un modello tridimensionale
dell’oggetto quanto più fedele all'originale, attraverso l’utilizzo di un'immagine frontale
e laterali, quest’ultime all’incirca con la stessa angolazione. L’accuratezza nella scelta dei
punti in comune è avvenuta in modo tale da prenderli in ogni foto all’incirca sullo stesso
pixel.
Ciò è stato possibile solo dopo svariati tentativi correggendo e riducendo il margine
d'errore nell'individuazione dei punti sulle varie foto.
Per la realizzazione completa del progetto, sono stati di grande aiuto i tutorial videos
visionabili dal sito ” http://www.photomodeler.com/products/scanner/tutorials.htm” e
consigliati dai docenti del corso.
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