I metodi di ricostruzione 3D basati su immagini del patrimonio architettonico e dei complessi urbani permettono indagini a diversi livelli di risoluzione e scala e relativamente a tutte le possibili combinazioni di complessità degli oggetti, garantendo (i) output di elevata qualità, facilità di utilizzo e possibilità di modifica dei prodotti finali, (ii) poche limitazioni operative, (iii) buona flessibilità e (iv) basso costo. Si tratta di tecniche sostanzialmente basate sulla fotogrammetria , che, appunto, è la scienza che consente di ottenere misure e ricostruzioni 3D accurate da immagini. Partendo da punti omologhi individuati nelle immagini (tie points), la tecnica fotogrammetrica consente di determinare informazioni dettagliate e metriche tridimensionali degli oggetti da restituire tramite stima statistica dei parametri non noti. La fotogrammetria pertanto stabilisce una relazione geometrica fra le immagini e la scena reale al momento della ripresa fotografica. Una volta ricostruita questa relazione mediante l'utilizzo del modello matematico della collinearità, è possibile ottenere informazioni metriche e 3D sull'oggetto attraverso l’impiego di almeno due immagini. La fotogrammetria ha origine come processo analogo ma a partire dagli anni 1980 è progressivamente divenuta una tecnica di modellazione completamente digitale. Negli ultimi anni gli sviluppi in fotogrammetria sono stati completati e rafforzati da quelli nel campo della visione artificiale, dell’elaborazione di immagini e della ricostruzione tridimensionale - principalmente quelli che hanno sviluppato procedure SFM. Recenti sviluppi delle tecniche di image matching permettono di ottenere dalle immagini nuvole di punti dense, sia sparse che dense, accurate e in maniera automatica. In particolare, le procedure di orientamento automatico delle immagini, basati su operatori d’interesse per la definizione di feature e l'estrazione di tie point sono oggi in grado di elaborare vasti insiemi di immagini non orientate, generando ricostruzioni 3D sparse in tempi di elaborazione relativamente limitati . Le tecniche di ricostruzione 3D automatica da immagini rimangono tuttavia ostiche, in particolare per i siti di grandi dimensioni e strutturalmente complessi o senza tessitura, e ogni qualvolta si utilizzino immagini non calibrate o prese da punti di vista distanti tra loro. Al fine di sopperire alle attuali limitazioni nella ricostruzione 3D da immagini, il nostro gruppo di lavoro ha sviluppato alcune metodologie con lo scopo di definire una pipeline fotogrammetrica automatica, capace di realizzare ricostruzioni 3D (forma e colore) in modo efficace, affidabile e accurato. Le tecniche messe a punto e illustrate nel capitolo consistono essenzialmente in: 1. un approccio efficiente per l’identificazione dei tie points identificato e sviluppato partendo da un attento lavoro di analisi e calibrazione di diversi operatori d’interesse . 2. un pre-processing delle immagini impiegate per definire colore e forma, utilizzabile anche da operatori non esperti e senza la necessità di attrezzature sofisticate.
Operatori d’interesse e tecniche di pre-processing per procedure fotogrammetriche automatiche
APOLLONIO, FABRIZIO IVAN;GAIANI, MARCO;BALLABENI, ANDREA
2015
Abstract
I metodi di ricostruzione 3D basati su immagini del patrimonio architettonico e dei complessi urbani permettono indagini a diversi livelli di risoluzione e scala e relativamente a tutte le possibili combinazioni di complessità degli oggetti, garantendo (i) output di elevata qualità, facilità di utilizzo e possibilità di modifica dei prodotti finali, (ii) poche limitazioni operative, (iii) buona flessibilità e (iv) basso costo. Si tratta di tecniche sostanzialmente basate sulla fotogrammetria , che, appunto, è la scienza che consente di ottenere misure e ricostruzioni 3D accurate da immagini. Partendo da punti omologhi individuati nelle immagini (tie points), la tecnica fotogrammetrica consente di determinare informazioni dettagliate e metriche tridimensionali degli oggetti da restituire tramite stima statistica dei parametri non noti. La fotogrammetria pertanto stabilisce una relazione geometrica fra le immagini e la scena reale al momento della ripresa fotografica. Una volta ricostruita questa relazione mediante l'utilizzo del modello matematico della collinearità, è possibile ottenere informazioni metriche e 3D sull'oggetto attraverso l’impiego di almeno due immagini. La fotogrammetria ha origine come processo analogo ma a partire dagli anni 1980 è progressivamente divenuta una tecnica di modellazione completamente digitale. Negli ultimi anni gli sviluppi in fotogrammetria sono stati completati e rafforzati da quelli nel campo della visione artificiale, dell’elaborazione di immagini e della ricostruzione tridimensionale - principalmente quelli che hanno sviluppato procedure SFM. Recenti sviluppi delle tecniche di image matching permettono di ottenere dalle immagini nuvole di punti dense, sia sparse che dense, accurate e in maniera automatica. In particolare, le procedure di orientamento automatico delle immagini, basati su operatori d’interesse per la definizione di feature e l'estrazione di tie point sono oggi in grado di elaborare vasti insiemi di immagini non orientate, generando ricostruzioni 3D sparse in tempi di elaborazione relativamente limitati . Le tecniche di ricostruzione 3D automatica da immagini rimangono tuttavia ostiche, in particolare per i siti di grandi dimensioni e strutturalmente complessi o senza tessitura, e ogni qualvolta si utilizzino immagini non calibrate o prese da punti di vista distanti tra loro. Al fine di sopperire alle attuali limitazioni nella ricostruzione 3D da immagini, il nostro gruppo di lavoro ha sviluppato alcune metodologie con lo scopo di definire una pipeline fotogrammetrica automatica, capace di realizzare ricostruzioni 3D (forma e colore) in modo efficace, affidabile e accurato. Le tecniche messe a punto e illustrate nel capitolo consistono essenzialmente in: 1. un approccio efficiente per l’identificazione dei tie points identificato e sviluppato partendo da un attento lavoro di analisi e calibrazione di diversi operatori d’interesse . 2. un pre-processing delle immagini impiegate per definire colore e forma, utilizzabile anche da operatori non esperti e senza la necessità di attrezzature sofisticate.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
