Hai mai scansionato una scultura o un oggetto di grandi dimensioni e i risultati della misurazione sono un disastro totale? La scansione di oggetti di dimensioni grandi può essere impegnativa poiché gli errori si accumulano su una certa distanza durante la misurazione.
Come possiamo eliminare gli errori accumulati? Integrando la fotogrammetria con la scansione 3D, possiamo migliorare la velocità e l'accuratezza della raccolta dei dati e del processo di modellazione 3D.
La parola "fotogrammetria" è stata coniata dall'architetto prussiano Albrecht Meydenbauer nel suo articolo "Die Photometrographie" nel 1867. La fotogrammetria si sviluppa dalla tabella piana, analogia, analitica alla fotogrammetria digitale. Ogni fase del suo sviluppo si estende per circa 15 anni. In questo blog, ci concentriamo principalmente sulla fotogrammetria digitale.
La fotogrammetria è una tecnica di misurazione che scatta fotografie da diverse prospettive per ottenere coordinate 3D. In particolare, estrae informazioni geometriche triangolando le posizioni dei punti sull'argomento.
Photogrammetry software can find characteristic points that are repeated in photos. The distance of these points can be inferred using triangulations. The more photos we take from different angles, the more accurate these locations are. Finally, these points would be converted into a mesh and a Modello 3D.
La fotogrammetria può utilizzare immagini dalla fotografia aerea tra le altre fonti, offrendo una maggiore precisione e profondità analizzando più fotografie prese da vari punti di vista, non limitati alle viste aeree. Mentre la fotografia aerea serve a catturare immagini che forniscono una panoramica generale del terreno, la fotogrammetria si approfondisce, offrendo misurazioni meticolose di distanza, area e direzione, superando gli errori di posizione intrinseca trovati nelle immagini aeree tradizionali.
L'essenza della fotogrammetria risiede nel suo utilizzo di molteplici fotografie sovrapposte prese da diversi punti e angoli di vista. Attraverso complessi analisi e correlazione di queste immagini, la fotogrammetria ricostruisce una rappresentazione 3D della scena, estraendo dati spaziali precisi con notevole fedeltà.
Questo metodo trova una vasta applicazione in varie discipline come architettura, ingegneria, rilevamento e controllo di qualità, in cui la precisione nella misurazione è fondamentale. Sfruttando la sinergia tra tecniche di imaging avanzate e algoritmi computazionali, la fotogrammetria emerge come uno strumento indispensabile per catturare e quantificare le complessità del nostro ambiente fisico con precisione ed efficienza senza pari.
Nella fotogrammetria metrica, gli ingegneri danno la priorità alla precisione, sfruttando i punti necessari rispetto ai conteggi dei pixel per attività come il controllo di qualità e la reverse ingegneria. Questo metodo estrae misurazioni e posizioni accurate da immagini utilizzando algoritmi di precisione e punti chiave per creare modelli.
La fotogrammetria offre soluzioni esatte ed efficienti per il rilevamento, la progettazione, l'analisi e la documentazione. È fondamentale ingegneria per la creazione di mappe, modelli e ortofoto dettagliati per le valutazioni infrastrutturali e ambientali. Produce inoltre una documentazione accurata delle strutture esistenti, aiutando i lavori di ristrutturazione e la manutenzione.
Inoltre, la fotogrammetria migliora la progettazione e la visualizzazione con i modelli 3D, identifica i conflitti e taglia i costi. Monitora la costruzione, controllando le deviazioni per mantenere la qualità e la sicurezza.
Lo scanner laser 3D utilizza i laser per scansionare la geometria di un oggetto e ottenere i suoi dati 3D. Una volta catturati tutti i punti, viene generata una nuvola di punti densa, che può essere utilizzata per creare un modello 3D.
La maggior parte degli scanner 3D sul mercato sono in grado di scansionare oggetti le cui dimensioni si trovano a un intervallo di 1 m, mentre è difficile per questi scanner 3D scansionare oggetti di scala di grandi dimensioni come turbine eoliche, aerei ed edifici. C'è dove entra in gioco la fotogrammetria.
Quando si misura un oggetto con fotogrammetria, il primo passo è mettere marcatori riflettenti sulla superficie dell'oggetto e obiettivi codificati attorno a esso. È inoltre necessaria una barra di scala per servire da riferimento. Quindi, i colpi sono presi da diverse prospettive, assicurandoti di scattare foto che si sovrappongono.
Queste foto aiuteranno a costruire una geometria 3D generale dell'oggetto. I dettagli della superficie dell'oggetto possono quindi essere catturati utilizzando uno scanner 3D.
Con telecamere ad alta risoluzione e completa - frame, un sistema di fotogrammetria può darti l'output di altissima qualità. Grazie alla sua grande area di tiro e algoritmi precisi, può ridurre gli errori di connessione che si accumulano a distanza.
Scantech offers Sistema di fotogrammetria MSCAN for scanning large-scale objects, with high requirements in accuracy and measurement repeatability. MSCAN photogrammetry system can work alone, or work with handheld 3D scanners, to achieve a volumetric accuracy of up to 0.015 mm/m.
Mscan
Kscan
Per portare la fotogrammetria a un nuovo livello, Scantech fornisce scanner 3D composito KSCAN. Porta scansione laser a infrarossi, scansione laser blu e fotogrammetria in un singolo dispositivo.
Offre risultati di scansione altamente ripetibili con grandi dettagli in alta efficienza. Quando si tratta di misurazione, è adatto sia a oggetti di scala e piccoli grandi.
Here is an example of how KSCAN 3D scanner helps to inspect a Pianeta Carrier Gear per una turbina eolica. Il diametro di questo tipo di attrezzatura per vettori pianeti è generalmente maggiore di 1 metro e pesa più di 1 tonnellata.
Usually, planet carrier gears are produced in small batches as the types of planet carrier gears vary. Engineers can get every single detail of the part and obtain precise 3D measurement results, using KSCAN - Magic 3D Scanner with built-in photogrammetry,
Per ottimizzare i risultati della fotogrammetria, è cruciale un insieme di foto attentamente curato, fornendo informazioni sufficienti per dedurre i dati richiesti. Mentre una fotocamera cattura una scena in 2D, la fotogrammetria analizza queste immagini per creare un modello 3D. Sono necessarie immagini sovrapposte sufficienti per ricostruire un modello 3D completo. Tuttavia, il numero di foto richieste dipende dalla complessità e dalle esigenze del progetto dell'oggetto. Gli algoritmi di fotogrammetria chiave includono:
Gli algoritmi di corrispondenza delle funzionalità identificano e allineano le caratteristiche corrispondenti tra immagini sovrapposte che rilevano meticolosamente caratteristiche distintive come angoli, bordi o punti di tastiera all'interno delle immagini, facilitando l'istituzione di corrispondenze tra punti in diverse immagini. Abbinando accuratamente le funzionalità, i sistemi fotogrammetrici possono successivamente triangolare e ricostruire la struttura a tre - dimensionali della scena con precisione e fedeltà.
Regolazione del pacchetto perfezionando le posizioni e gli orientamenti stimati delle telecamere in una configurazione fotogrammetrica. Riducendo al minimo le disparità tra le caratteristiche dell'immagine osservate e previste, la regolazione del pacchetto garantisce la coerenza e l'accuratezza della scena 3D ricostruita.
Gli algoritmi di triangolazione formano la pietra angolare della ricostruzione 3D nella fotogrammetria. Questi algoritmi calcolano le tre coordinate dimensionali dei punti nella scena intersecando i raggi proiettati da punti corrispondenti in più immagini. Attraverso la triangolazione, i sistemi fotogrammetrici possono ricostruire accuratamente la geometria spaziale di oggetti e superfici, consentendo la creazione di modelli 3D dettagliati e realistici.
Gli algoritmi di Generazione DEM stimano l'elevazione dei punti del terreno analizzando le coppie di immagini stereo. Metodi come la corrispondenza stereo, la corrispondenza dell'immagine densa o la scansione della luce strutturata vengono utilizzati per ricostruire la topografia del terreno.
Gli algoritmi di estrazione delle caratteristiche identificano ed estraggono oggetti o strutture specifiche di interesse dai dati fotogrammetrici. Questi algoritmi possono rilevare e delineare edifici, strade, vegetazione o altre caratteristiche culturali e naturali, a seconda dei requisiti dell'applicazione. L'estrazione delle caratteristiche facilita l'estrazione di informazioni preziose per compiti come la pianificazione urbana, il monitoraggio ambientale e la risposta alle catastrofi.
Mentre i principi fondamentali della fotogrammetria rimangono coerenti, esistono due categorie principali relative alla sua applicazione che dipendono in gran parte dai requisiti individuali di un progetto.
I regni della conservazione del patrimonio culturale, della concettualizzazione architettonica, degli schemi di progettazione del prodotto e delle simulazioni di realtà virtuale richiedono l'uso di strumenti di rendering fotorealistica per descrivere realisticamente gli oggetti da scenari reali - Come regola generale, i modelli altamente -
L'incorporazione del colore per la modellazione 3D tramite fotogrammetria consiste nel procurarsi una serie di immagini colorate ad alta fedeltà che catturano diverse prospettive per ricreare collettivamente un'impressione o una rappresentazione completa. A seguito di questo passaggio è l'utilizzo di sistemi software fotogrammetrici avanzati che amalgamano queste immagini catturate in strutture o modelli 3D meticolosamente dettagliati. Successivamente l'integrazione dei dettagli del colore abbattuti dalle catture iniziali impartisce la trama su questi modelli calcolati che aiutano a ribadire autenticamente l'aspetto del soggetto primario.
La forma finale del modello è spesso imperfetta. Gli scanner 3D generali a volte possono lottare con superfici lucenti, trasparenti o nere, ma con la fotogrammetria il numero di artefatti e il rumore che devi inevitabilmente a gestire è molto maggiore. Il risultato finale è un modello con trame HD, ma anche con molto rumore e geometria imperfetta.
Dopo che la ricostruzione geometrica è completa, le informazioni sul colore dall'immagine originale vengono applicate alla trama superficiale del modello. Ciò comporta la mappatura dei colori in un'immagine ai punti corrispondenti in un modello 3D, creando così una rappresentazione visivamente realistica di un oggetto o di una scena.
