KAHO St-Lieven GENT Thomas More MECHELEN 3D PHOTOGRAMMETRY FOR SURVEYING ENGINEERING IWT TETRA project
Photomodeler Scanner: Workflow Inhoud 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07.
Importeren foto’s en automatische oriëntatie
geometrie aanduiden Vlakken textureren Schaal toevoegen en assenstelsel bepalen Metingen uitvoeren Exporteren als orthofoto Exporteren als 3D-model Appendix I. Kalibratie Appendix II. Dense Surface modeling via smartmatch
IWT-TETRAproject
3D4SURE
1·12
1. Importeren foto’s en automatische oriëntatie Om een project te beginnen openen we Photomodeler Photoscanner en kiezen we ‘automated project’.
-Bij het volgende scherm kiezen we ‘smart points project’ en klikken we op ‘next’. Dit wil zeggen dat een algoritme automatische naar herkenningspunten tussen de foto’s zal zoeken.
-Daarna kies je ‘Add photos’ om daarna te browsen naar de map met foto’s. Eens geselecteerd, klik je op ‘next’.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
2·12
-Indien je je camera al gekalibreerd hebt zal deze normaal automatisch gelinkt worden aan de foto’s (voor camerakalibratie zie appendix I). Zoniet kan je het kalibratiebestand zelf browsen. Indien je geen gekalibreerde camera hebt maar toch al verder wil gaan kan je altijd kiezen voor ‘unknown camera’, al zal de nauwkeurigheid minder goed zijn. -In de volgende stap kunnen we bij ‘options’ dan nog de ‘point density’ op high zetten (staat standaard op low) en vervolgens op ‘run’ klikken.
-Als het proces voltooid is, zijn de foto’s geöriënteerd en zien we ook een schaarse puntenwolk van de herkenningspunten. Om te zien of de oriëntatie goed gebeurd is kunnen we het 3Dmodel tevoorschijn halen via de ‘open 3D view’ knop en daarna de cameraposities op zichtbaar zetten via de ‘options’ knop rechtsonder.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
3·12
2. Geometrie aanduiden Eens geöriënteerd, kunnen we de foto’s nu gebruiken om de geometrie aan te duiden en driedimensionaal te bepalen via voorwaartse insnijding. Zorg dat de foto’s waarop de lijnen moeten aangeduid worden in een apart venster open staan. Dit kan door er op te dubbelklikken. -Voor het aanduiden van geometrie (punten en lijnen) maken we gebruik van de ‘mark lines’ tool in de menubar.
-Nadat we lijnen hebben aangeduid op een eerste foto, moeten we ze nog op minstens één andere foto refereren om een 3D punt te bekomen. Dit doen we door te klikken we op ‘referencing mode’ (hierdoor verschijnt ook het referencing menu links in beeld).
-Dan selecteren we de eerste foto en gaan in de menubar naar ‘edit’ en dan ‘Select all unreferenced items’. Vervolgens kunnen we de punten refereren in de tweede foto. Hier verschijnt trouwens ook de epipolaire lijn voor elk van de aangeduide punten zodat we deze makkelijker kunnen terugvinden. Zodra een punt op een tweede foto is aangeduid, is het driedimensionaal bepaald en verschijnt het in de 3D viewer.
Op deze manier kunnen we de contouren van het 3D-object uittekenen, het resultaat zal een 3D draadmodel zijn met alle gerefereerde lijnen.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
4·12
3. Vlakken textureren Om het model te kunnen textureren met de foto’s, moeten er nog eerst vlakken gemaakt worden waarop deze textuur kan geprojecteerd worden. -Hiervoor gaan we in de menubar naar ‘path mode’.
-Met deze tool kunnen we vlakken creëren door alle omliggende lijnen van een vlak te selecteren. Eens alle lijnen van het vlak geselecteerd, doen we rechtermuisklik en kiezen de optie ‘finish surface’.
-Als de vlakken zijn aangemaakt, gaan we naar de ‘options’ knop van de 3D viewer. Vervolgens kunnen we bij ‘surface types’, de ‘display style’ aanpassen naar ‘fast textures’ of ‘quality textures’.
Fast textures is vooral om te kijken of de texturering klopt, quality textures geeft de volledige resolutie maar neemt iets langer in beslag om te berekenen.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
5·12
-Eens de vlakken juist zijn getextureerd, kunnen we het draadmodel nog vervolledigen met lijnen die in de bepaalde vlakken liggen. Dit gaat door de tool ‘Mark surface points’ te kiezen.
-Het is nu voldoende om op één enkele foto de lijnen aan te duiden, enige voorwaarde is dat het vlak waarin ze liggen al driedimensionaal bepaald is in de vorige stappen.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
6·12
4. Schaal toevoegen en assenstelsel bepalen Volgende stap is om het 3D-model in de juiste schaal te zetten en een assenstelsel te bepalen. Dit kan door in de menubar naar de ‘scale/rotate wizard’ te gaan
Er verschijnt een pop-up scherm waarin gevraagd wordt om de eenheden te kiezen en daarna een gekende afstand toe te kennen tussen 2 punten. Zorg dus dat op voorhand al een afstand is ingemeten, bij voorkeur een zo groot mogelijke afstand van het object om de foutmarge zo klein mogelijk te houden.
Eens dit gebeurd is, wordt er nog gevraagd om het XYZ assenstelsel te bepalen.
5. Metingen uitvoeren Metingen uitvoeren kan door in de menubar op ‘measurements’ te klikken.
Er opent dan een nieuw scherm waarop de metingen zullen verschijnen. Voor elk punt, lijn of vlak dat we nu aanklikken zal in dit scherm alle meetdata verschijnen. Voor een punt de coördinaten. Voor een lijn de totale lengte, de lengtes volgens de assen en de hoeken met het assenstelsel. Voor een vlak de oppervlakte. Het is ook mogelijk om metingen te accumuleren door bijvoorbeeld meerdere lijnen te selecteren. Druk hiervoor shift in tijdens IWT-TETRAproject
3D4SURE
7·12
het selecteren. Er is ook een manier om de afstand tussen twee willekeurige punten te meten. Dit gaat door in de menubar op ‘dimension’ te klikken.
Daarna kunnen in een foto twee punten geselecteerd worden en zal de afmeting er automatisch bij verschijnen.
6. Exporteren als orthofoto Om een orthofoto te exporteren moeten we eerst een projectievlak instellen. Hiervoor moeten we 3 punten op het vlak aanduiden. Indien het vlak loodrecht staat op de x,y of z as, is dit niet nodig omdat we dan het assenstelsel kunnen gebruiken. Om de orthofoto te exporteren, gaan we bij ‘File’ naar ‘Exports’ en kiezen we ‘Export Orthophoto’.
Er verschijnt dan een pop-up scherm met de export opties.
Hier kan dan het projectievlak gekozen worden bij ‘projection plane’. Ook kan de fotoresolutie en het aantal pixels per mm ingesteld worden. IWT-TETRAproject
3D4SURE
8·12
7. Exporteren als 3D-model Om het 3D-model te exporteren, gaan we bij ‘File’ naar ‘Exports’ en kiezen we ‘Export Model’.
Er verschijnt dan een pop-up scherm met de export opties.
Hier kan het onder andere het bestandsformaat gekozen worden (.dxf, .obj, .3ds, …). In het geval we enkel geïnteresseerd zijn in het draadmodel om bijvoorbeeld plannen op te stellen, dan is .dxf aangewezen. Dit bestand kan dan geopend worden in autocad. Bij sommige formaten zoals . obj kan ook de textuur mee geëxporteerd worden.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
9·12
Appendix I. Kalibratie Om de smartmatchfunctie van photomodeler zo goed mogelijk te laten werken, is het best van de camera te kalibreren. -Dit kan door in de menubar bij ‘File’ te gaan naar ‘Print Calibration sheets’ om vervolgens kalibratiepatronen te printen. In ons geval kiezen we ‘multi-sheet calibration’ en drukken we 9 A4’s af.
-Dan spreiden we deze patronen uit en leggen we er enkele op een andere hoogte.
-Vervolgens nemen we vanuit 4 hoeken (voor, links, achter en rechts) foto’s van het patroon. Een eerste keer doen we dit in landscape mode en daarna herhalen we dit proces nog eens 2 keer voor de portrait modes (zowel naar links als naar rechts gekanteld). -Daarna openen we photomodeler scanner en kiezen we ‘camera calibration project’.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
10·12
Daarna importeren we de foto’s bij ‘add photos’ en kiezen we voor ‘multi sheet calibration’. Om de kalibratie te starten klikken we op ‘run’. Eens gedaan kunnen we ook nog het rapport opvragen om te zien of de kalibratie goed gebeurd is. Voor meer info, zie de tutorial op: - http://www.photomodeler.com/tutorial-vids/media/MultiSheetCalibration/MultiSheetCalibration.html
IWT-TETRAproject
3D4SURE
11·12
Appendix II. Dense Surface modeling via smartmatch Er is ook een tool in Photomodeler Scanner die 3D puntenwolken en meshes kan genereren, al moet hierbij vermeld worden dat het met de huidige software vooral nuttig is voor oppervlakken met reliëf of kleine objecten, en niet zozeer voor grote ingewikkelde driedimensionale vormen. Ook moeten de stereoparen (waarop overeenkomstige punten te herkennen zijn) op voorhand geselecteerd worden omdat de software foutmelding geeft indien er 2 foto’s met elkaar moeten worden vergeleken waarop geen overeenkomstige punten herkenbaar zijn. Om de tool te starten moet er reeds eerst een oriëntatie van de foto’s gebeurd zijn (hoofdstuk 1). Eens geöriënteerd, kiezen we in de menubar ‘Create Dense Surface’.
Er verschijnt een pop-up scherm waarbij de DSM opties en de Meshing opties gekozen kunnen worden.
Voor meer info, zie de volgende tutorials: - http://www.photomodeler.com/tutorial-vids/media/DSMWalkthroughSM/DSMSmartMatch.html - http://www.photomodeler.com/tutorial-vids/media/ModifyPointMesh/ModifyPointMesh.html - http://www.photomodeler.com/tutorial-vids/media/PointMeshEdit/PointMeshEdit.html
IWT-TETRAproject
3D4SURE
12·12
