PROGRAMMA OPLEIDINGSDAG FOTOGRAMMETRIE •
10:00 - 11:00
• •
11:00 – 11:30 11:30 – 12:30
introductie fotogrammetrie theoretische principes van fotogrammetrie richtlijnen voor close-range fotogrammetrie foto-opname van een gevel van het kasteel verwerking van de foto’s via het softwarepakket Photoscan
•
12:30 - 13:30
broodjeslunch
• • •
13:30 - 14:30 14:30 - 15:30 15:30 - 16:30
‘fotogrammetrie met Trimble Business Centre’ door Couderé ‘Virtual Surveying’ door GEO-ID ‘Strabo photogrammetry’ door Orbit
•
16:30 - …
receptie
INTRODUCTIE 1.Etymologie en definitie 2.Type foto’s 3.Toepassingen 4.Producten 5.softwarepakketten
INTRODUCTIE 1.ETYMOLOGIE EN DEFINITIE • •
Foto = licht, afbeelding Grammetrie = meting -> meten aan de hand van foto’s
•
De fotogrammetrie houdt zich bezig met de interpretatie en het opmeten van beeldmateriaal bij het bepalen en beschrijven van de vorm en afmeting en ligging van objecten. (wikipedia) the art, science, and technology of obtaining reliable information about physical objects and the environment through processes of recording, measuring and interpreting photographic images and patterns of recorded radiant electromagnetic energy and other phenomena. (asprs: American Society for Photogrammetry and Remote Sensing)
•
INTRODUCTIE
INTRODUCTIE 2.TYPE FOTO’S
F.Remondinio 2010
INTRODUCTIE 3.TOEPASSINGEN
F.Remondinio 2010
INTRODUCTIE 3.TOEPASSINGEN
F.Remondinio 2010
INTRODUCTIE 3.TOEPASSINGEN
F.Remondinio 2010
INTRODUCTIE 4.PRODUCTEN TOPOGRAFISCHE KAARTEN
C. Frasier
INTRODUCTIE 4.PRODUCTEN CITY MODELS
C. Frasier
INTRODUCTIE 4.PRODUCTEN 3D MODELS
C. Frasier
INTRODUCTIE 4.PRODUCTEN ORTHOFOTO’S
C. Frasier
INTRODUCTIE 4.PRODUCTEN 2D TEKENINGEN
C. Frasier
INTRODUCTIE 4.PRODUCTEN 3D-PRINTS
Buddhas of Bamiyan
INTRODUCTIE 5.SOFTWAREPAKKETTEN
INTRODUCTIE 5.SOFTWAREPAKKETTEN
INTRODUCTIE 5.SOFTWAREPAKKETTEN ARC3D
www.arc3d.be/
INTRODUCTIE 5.SOFTWAREPAKKETTEN AUTODESK 123D CATCH + RECAP
http://www.autodesk.com
INTRODUCTIE 5.SOFTWAREPAKKETTEN •
•
Huidige aanbod is terug te vinden op de website http://eavise.be/3d4sure/cms/ Producent, kenmerken, type, toepassingsgebieden, …
THEORETISCHE PRINCIPES 1.Basis Principe 2.Camera 3.Algoritme 4.Schaal
De camera is de moderne theodoliet
THEORETISCHE PRINCIPES 1.BASIS PRINCIPE
THEORETISCHE PRINCIPES 1.BASIS PRINCIPE X
Z
0 Y
THEORETISCHE PRINCIPES 1.BASIS PRINCIPE X
onbepaald Z
P (X,Y,Z)?
p 0 Y
THEORETISCHE PRINCIPES 1.BASIS PRINCIPE X
bepaald Z
P (X,Y,Z)
p1 p2
0
C
Y
THEORETISCHE PRINCIPES 1.BASIS PRINCIPE Interne oriëntatie (brandpuntafstand, principieel
punt, lens distortie)
Externe oriëntatie (Rotatie, translatie)
Point Matching
3D-Restitution
THEORETISCHE PRINCIPES 2.CAMERA Focal point
Focal distance (brandpuntafstand)
THEORETISCHE PRINCIPES 2.CAMERA •
De stralenbundels die aankomen in het opnamebeeld zijn geen perfecte projectie, lens vertekening is aanwezig. Vooral de radiale vertekening is goed zichtbaar.
Moons et al. 2009
THEORETISCHE PRINCIPES 2.CAMERA •
Twee type vertekeningen zijn aanwezig in een camera: 1) Radiaal 2) Tangentiaal Doordat de tweede vervorming een factor tien kleiner is, ten opzichte van de radiale vertekening, wordt deze vaak verwaarloosd in niet fotogrammetrische software.
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME Interne oriëntatie (brandpuntafstand, principieel
punt, lens distortie)
Externe oriëntatie (Rotatie, translatie)
Point Matching
3D-Restitution
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME Automatische aanpak van achterwaartse insnijding: 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Selecteer herkenbare punten Annoteer herkenbare punten Vind overeenkomstige punten Schat relatieve oriëntatie Bereken stralenbundels, relatieve opname centra Berekenen van een puntenwolk (restitutie)
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME SELECTEER HERKENBARE PUNTEN Hoeken en kanten zijn duidelijke punten binnen een beeld
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME ANNOTEER HERKENBARE PUNTEN Ieder punt krijgt een beschrijving, dit is gelijkend met het klassiek inmeten van punten. Echter, in plaats van een topografische code (bijv. 1001, 1002, …) wordt de beeldomgeving gebruikt om het punt te beschrijven.
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME ANNOTEER HERKENBARE PUNTEN Intensiteitsverschillen rond het punt worden gegroepeerd en vormen zo een code die het punt beschrijft. Door intensiteitsverschillen te nemen is de beschrijving minder gevoelig voor intensiteitsverschillen door de zon of het instrument.
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME OVEREENKOMSTIGE PUNTEN Beschrijvingen van beide opnames worden met elkaar vergeleken en krijgen een score voor hun overeenkomstigheid. De opgestelde matrix zoekt dan naar de ideale combinatie tussen beide verzamelingen beeldpunten.
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME SCHAT RELATIEVE ORIENTATIE De overeenkomstige punten kunnen als een lineair vergelijkingssysteem opgeschreven worden, maar deze worden niet vereffend met “klassieke” kleinste kwadraten. Door de vele uitschieters, maar ook de vele overtallige metingen, wordt er gebruik gemaakt van robuuste statistiek.
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME BUNDLE ADJUSTMENT Alle stereoparen worden samengevoegd tot één grote stalenbundel vereffening. Dit resulteert in een grove puntenwolk van het object, met de daarbij behorende standplaats posities en oriëntaties.
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME
F.Remondinio 2010
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME BEREKEN PUNTENWOLK Voor iedere pixel wordt een parallax berekend door overeenkomstigheid in beide beelden
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME
1
Parallax ≈𝐷𝑖𝑒𝑝𝑡𝑒
BEREKEN PUNTENWOLK
X1
X1
geometric relations between two views is fully described by recovered 3x3 matrix F
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME BEREKEN PUNTENWOLK
image I(x,y)
Disparity map D(x,y)
(x´,y´)=(x+D(x,y),y)
image I´(x´,y´)
THEORETISCHE PRINCIPES 3.ALGORITME BEREKEN PUNTENWOLK De verschillende puntenwolken worden samengevoegd tot één grote puntenwolk.
THEORETISCHE PRINCIPES 4.SCHAAL De schaal van de driehoeken is nog niet bekend, dus de puntenwolk heeft nog geen metrische maat. Hiervoor is een referentie nodig: - door middel van bekende punten (meetspijkers, piketten, etc) of - met een bekende opstelling (basislijn tussen beide opnames is vast)
RICHTLIJNEN 1.Keuze van de camera, lens en platform 2.Voorbereiding 3.Camera-instellingen 4.Andere aandachtspunten
RICHTLIJNEN 1.KEUZE VAN DE CAMERA, LENS EN PLATFORM • CAMERA o
Sensor
o
Flexibele instellingen
o
resolutie
RICHTLIJNEN 1.KEUZE VAN DE CAMERA, LENS EN PLATFORM • LENS o
Verwisselbare lenzen zijn handig: groothoek – 50mm – telelens
o
Geen fisheyelenzen (tenzij de foto’s tot 360° panorama’s worden verwerkt)
RICHTLIJNEN 1.KEUZE VAN DE CAMERA, LENS EN PLATFORM • PLATFORM o
handheld
o
Statief
o
Maststatief
o
UAV
RICHTLIJNEN 2.VOORBEREIDING • WEERSOMSTANDIGHEDEN o
Beste is een grijze bewolkte hemel voor gelijkmatig diffuus licht! (scherp zonlicht veroorzaakt groot contrast en schaduw)
o
Hou de weerberichten in het oog! (of www.meteo.be en www.buienradar.be)
RICHTLIJNEN 2.VOORBEREIDING • CAMERAPOSITIES o
Bereikbaarheid -bomen -wegen -waterpartijen -hoogte? -smalle straten
RICHTLIJNEN 2.VOORBEREIDING • CAMERAPOSITIES o
GSD (ground sampling distance) en afstand tot object
RICHTLIJNEN 2.VOORBEREIDING • CAMERAPOSITIES o
Overlap en afstand tussen onderlinge foto’s Via de verhoudingen tussen brandpuntsafstand, sensorafmetingen en afstand tot object kan je deze bepalen (zie de camerapositie calculator)
RICHTLIJNEN 2.VOORBEREIDING • CAMERAPOSITIES o
Voorbeelden Gevel
interieur
Object
RICHTLIJNEN 2.VOORBEREIDING • TIJD o
Probeer goed te plannen hoelang je nodig hebt voor alle handelingen (fotosequentie maken, punten opmeten met totaalstation, …)
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • DOELSTELLING o
Een goede belichting
o
Een scherpe foto
x
v
x
x
v
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • RESOLUTIE o
Hoe meer, hoe beter
• FOCUS o o
Bij een objectief: kies ‘manual focus’ en zet op oneindig Dit moet echter gepaard gaan met een grote scherptediepte!
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • DIAFRAGMA o
o
Hoe groter de diafragmawaarde, hoe kleiner de opening en hoe groter de scherptediepte (scherptediepte is ook afhankelijk van brandpuntsafstand) Diafragmawaardes vanaf 11 geeft al goede resultaten voor architectuur
• SLUITERTIJD o o
Bij een statief: Hoe groter de diafragmawaarde, hoe langer de sluitertijd moet gezet worden Bij handheld of bewegende camera kan de sluitertijd maar tot 1/60 gezet worden, daarna worden de foto’s onscherp. In dit geval moet men de ISO-waarde aanpassen
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • ISO-waarde o
Hoe lager deze waarde, hoe beter (al moet men deze soms iets hoger zetten voor handheld fotograferen)
• WITBALANS o
Deze mag op automatisch gezet worden zowel als op een voorgeprogrammeerd onderdeel
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • FLITS o
Flits uitzetten, dit veroorzaakt telkens slechte belichting en steeds verschillende schaduwvorming
• TIMER-FUNCTIE o
Bij het gebruiken van een statief kan je de timer-functie op verschillende seconden vertraging instellen om trillingen te elimineren
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • BRANDPUNTSAFSTAND o
Deze moet constant gehouden worden tijdens een fotosequentie (heeft met de lensdistortie te maken)
• IMAGE STABILIZATION o
Deze instelling kan je best uitzetten omdat er een aantal filters worden toegepast die nadelig kunnen zijn voor de verwerking van de foto’s
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • OVERZICHTSCHEMA’S o
Foto’s met statief
RICHTLIJNEN 3.CAMERA-INSTELLINGEN • OVERZICHTSCHEMA’S o
Foto’s handheld
RICHTLIJNEN 4.ANDERE AANDACHTSPUNTEN • MATERIALITEIT o
Reflecterende oppervlakken
o
Transparante oppervlakken
o
Homogene of kenmerkloze oppervlakken Eventuele oplossing kan zijn om targets te gebruiken of om een patroon te projecteren
RICHTLIJNEN 4.ANDERE AANDACHTSPUNTEN • INFORMATIE OP DE FOTO o
Goed kadreren
o
Vermijd bewegende onderdelen
o
Occlusie: zorg dat het oppervlak erachter op min. 2 foto’s staat
o
Controleer de fotokwaliteit in situ en hermaak indien nodig
RICHTLIJNEN 4.ANDERE AANDACHTSPUNTEN • NABEWERKING VAN FOTO’S o
Voor de nabewerking is het belangrijk te weten dat in sommige gevallen de EXIF-data verloren gaat, deze is echter van cruciaal belang in de fotogrammetrische softwarepakketten. Foto’s croppen mag dus niet.
• SCHAAL o
Vergeet niet dat een foto geen schaal heeft. Je zal altijd minstens één afstand moeten opmeten of enkele punten met een totaal station inmeten
RICHTLIJNEN
RICHTLIJNEN
RICHTLIJNEN
Aan de slag!
WORKFLOW Gebruikersnaam: wachtwoord: gebruikersdomein:
caadmin KULeuven2013 ASRO
WORKFLOW 1.Importeren foto’s 2.Oriëntatie van de foto’s 3.Geometrie berekening 4.Foto’s masken 5.Controlepunten toevoegen 6.Geometrie herberekening 7.Exporteren orthofoto Appendix I. Decimation of geometrie vereenvoudiging
WORKFLOW
WORKFLOW
WORKFLOW
WORKFLOW
WORKFLOW •
Tijdsduur verwerking voorgevel kasteel Beeldopname 170 foto’s: Totaal station meting:
70 min 50 min
Oriëntatie foto’s: Geometrie berekenen: Foto’s masken: 23 markers toevoegen: Geometrie herberekenen: Orthofoto exporteren:
90 min 240 min 75 min 60 min 300 min 35 min
Totaal:
920 minuten (15,33 uren) waarvan 665 minuten (11 uren) softwareberekeningen zijn waarvan 255 minuten (4,25 uren) werkuren zijn
WORKFLOW a.Importeren van orthofoto in autocad b.De foto verschalen ° Neem de afstand van de 2 meest uit elkaar gelegen meetpunten die in hetzelfde vlak liggen: 2 2
𝐴𝐵 =
( 𝑋𝑎 − 𝑋𝑏 + 𝑌𝑎 − 𝑌𝑏
+ (𝑍𝑎 − 𝑍𝑏)²)
° meet deze daarna op de foto in autocad ° verschaal de foto door via de verhoudingsfactor van de vorige afstanden
WORKFLOW ° afstand punt 101 – 105 = 18,53m
° afstand punt 112 – 118 = 29,73m
° afstand punt 201 – 204 = 13,57m
° afstand punt 220 – 226 = 34,80m
° afstand punt 303 – 310 = 29,32m
WORKFLOW
