KAHO St-Lieven GENT Thomas More MECHELEN 3D PHOTOGRAMMETRY FOR SURVEYING ENGINEERING IWT TETRA project
WP5 Vergelijking van de verwerkingspakketten met aandacht voor de vereisten van de eindgebruiker
Auteurs:
IWT-TETRAproject
Bjorn Van Genechten Jasper Wisbecq Bas Altena
KaHo Sint-Lieven KaHo Sint-Lieven Campus de Nayer 3D4SURE
1·6
1 Inleiding In dit rapport worden voor de gebruikte verwerkingspakketten de pro’s en contra’s opgelijst. Dit resulteert uiteindelijk in een toepassingsmatrix die de gebruiker toelaat het meest optimale verwerkingspakket voor de betreffende toepassing te selecteren. De belangrijkste eigenschappen van een verwerkingspakket vormen de nauwkeurigheid, efficiëntie en snelheid, kostprijs, gebruiksvriendelijkheid en flexibiliteit.
2 Eigenschappen van de verwerkingspakketten 2.1 Agisoft Photoscan Professional v 1.0.4 build 1847 + Goede foto-oriëntatie, ook voor minder textuurrijke scenes + Dense-matching + Gebruiksvriendelijkheid + Mogelijkheid tot aanpassen van talrijke parameters + Handig voor 3D-modellen en orthofoto’s, Digitial Elevation Models + Controlepunten kunnen toegevoegd worden na een voorlopige 3D-berekening, waardoor het punt via 1 foto kan teruggeprojecteerd worden op andere foto’s, dit werkt sneller. + Kan volumes en oppervlakten meten. + Ondersteuning panoramische fotogrammetrie +- Prijs ($179 voor standard, maar geen orthofoto mogelijk; $3499 Professional) +- Er kunnen masks gemaakt worden voor ongewenste informatie op de foto’s, maar in geval van lucht, neemt dit veel tijd in beslag. - Niet zo praktisch om in te tekenen of te meten - Om afstanden te meten moeten markers aangemaakt worden waartussen dan de lengte kan gemeten worden.
2.2 Photomodeler Scanner v 2014.0.2 1388 + Gebruiksvriendelijkheid + Handig voor het makkelijk bekomen van lijntekeningen of wireframes + Goede afstandsmetingen + Zeer uitgebreid programma dat ook nog zeer eenvoudige manuele fotogrammetrie kan doen + foto’s kunnen ook manueel aan elkaar gelinkt worden als de smartmatch-functie dit niet kan +- Naast de automatische smart match oriëntatie kan de foto-oriëntatie ook manueel gebeuren en deze is zeer nauwkeurig, maar bij veel foto’s is dit veel te tijdrovend +- Er is steeds een lenskalibratie nodig om goede resultaten te behalen, maar indien deze goed wordt uitgevoerd is men ook zeker dat deze juist gebeurd. +- Prijs ($2495) - Dense Surface Modeling is vooral geschikt voor simpele objecten en oppervlakken met een zeker reliëf. kan geen complexe gebouwen of structuren dense-matchen. - Is vooral gebaseerd op stereoparen en is ongeschikt voor grote fotosets (meer dan 20) - in geval van manuele geometrievorming, bij voorkeur met slechts enkele foto’s, want anders wordt het werk te omslachtig en contraproductief. - Vooral handig als het resultaat een wireframe moet zijn of als er achteraf nog metingen moeten gedaan worden aan de hand van foto’s. - Dit kan soms handig zijn bij objecten waar de andere fotogrammetriepakketten tekort schieten zoals objecten met veel reflectie.
Hoe model preciezer maken in photomodeler camera calibreren met coded targets, single- of multi-sheet (liefst multi voor grote objecten) IWT-TETRAproject
3D4SURE
2·6
Door field calibration toe te passen eens de oriëntatie is gebeurd (met portrait en landscape foto’s), dit gebeurt dan bovenop een single-sheet of multi-sheet calibration die al daarvoor gedaan is. Deze field calibration gebeurt bij Processing -> optimize -> include camera optimization. Photomodeler werkt met photopairs, enkel de goede pairs aanvinken (kan opgevraagd worden) De hoek tussen de zichtassen van 2 foto’s best 90° of best fotosequentie met genoeg overlap?? Referenced marks plaatsen in de verchillende foto’s Zet sampling interval lager want deze lijkt altijd veel hoger te liggen dan de GSD Controleer de RSM en de maximum residual bij ‘report’ Mesh editten (in meshlab of blender) Dense Surface Modeling geeft het meeste problemen. Bij advanced enkele cijfers hoger zetten doet iets maar weinig. Foto’s combineren van een parallelle sequentie samen met overzichtsfoto’s van verder af
2.3
Pix4D Pix4UAV (inmiddels vervangen door Pix4Dmapper)
+ Gebruiksvriendelijkheid + de foto-oriëntatie + handig voor bekomen van orthofoto’s en DEM’s + er kan gemeten worden op de orthomosaic (in scene editor) + Er kan makkelijk gekozen worden om bepaalde foto’s niet te gebruiken in de orthomosaic +- Er zijn absolute coördinaten nodig voor elke foto, om de foto-orïentatie beter te laten verlopen. Een gewone camera heeft dikwijls geen ingebouwde GPS-logger (kan wel apart bijgekocht worden) - dient niet om in te tekenen en is enkel nuttig voor horizontale vlakken, orthofoto’s worden altijd loodrecht naar beneden genomen - op dit moment kan Pix4UAV enkel horizontale orthofoto’s bekomen. Via een omweg kunnen ook verticale of scheve vlakken omgezet naar orthofoto maar dan door de coördinaten via een rotatiematrix zo om te vormen dat het vlak horizontaal ‘lijkt’. Maar zoals de naam het zegt, is het programma vooral bedoelt voor foto’s genomen vanuit een UAV. - Zeer oblieke foto’s kunnen in de meeste gevallen niet worden verwerkt. De foto’s moeten dus zo loodrecht mogelijk op het oppervlak worden getrokken.
2.4
Pix4Dmapper v 1.2.53
+ Gebruiksvriendelijkheid + Foto-oriëntatie: tiepoints achteraf nog editen of toevoegen + Naast traditionele camera’s, ook ondersteuning van hyperspectrale en fisheye camera’s + Kwaliteitsrapport + Ortho-mozaïek kan aangepast worden + Snel GCP’s aanduiden + Volumemetingen mogelijk + In tegenstelling tot oude Pix4UAV: geen initiële (GPS) oriëntatie meer nodig van de camera’s + Manueel masken mogelijk. Te masken zone op één foto aanduiden zou volstaan - Prijs (€ 6500, vanaf tweede jaar €650/jaar voor support en updates) - Resultaat van Orthogeneratie en meshing voorlopig nog niet voldoende toereikend voor terrestrische projecten (puntenwolk wel)
2.5 Orbit UAS Mapping Pro + Volle pijplijn aanwezig in een softwarepakket, van planning tot karteren + Genereren van film van overvlucht + Dieptezicht (anaglyph of gepolariseerd licht) + Directe koppeling naar GIS + Uitgebreid kwaliteitsrapport IWT-TETRAproject
3D4SURE
3·6
+ Afkomstig uit klasieke fotogrammetrische verwerking, dus goede aansluiting bij landmeetkundige terminolgie, en behoeftes +- Geen generieke oplossing, verwerking specifiek gericht op Microdrone UAV’s. - Dense Surface Modeling is niet standaard meegeleverd, wel mogelijkheid om module te integreren. - Goede support, maar geen forum functie. - Soms divergerende stralenbundel, dan arbeidsintensief om tot een oplossing te komen.
2.6
Autodesk Recap Photo (vroegere 123D catch)
+ voorlopig gratis + cloud processing, de eigen computer moet geen berekeningen maken, dit gebeurd door de servers van autodesk + Onderscheid maken tussen foto’s voor geometrie en foto’s voor texturering is mogelijk of het uitvinken van bepaalde foto’s voor texturering. + Via Recap Studio kunnen de bekomen 3D-modellen aangepast worden, het zijn dan wel puntenwolken en geen meshes. Zeer handig is dat er slices van de puntenwolk gemaakt kunnen worden. +- De 3D-modellen kunnen ingelezen worden in autocad, maar het zijn dan ook weer puntenwolken en geen meshes. Van zeer kortbij, indien men inzoomt op de puntenwolk, is dit niet meer duidelijk om hoekpunten te kunnen herkennen. +- men kan manueel controlepunten toevoegen, maar in tegenstelling tot de andere programma’s kunnen de coördinaten niet geïmporteerd worden, ze moeten één voor één overgetypt of gekopieerd worden. - Er kunnen niet veel parameters worden aangepast - Foto’s gedownsized bij het uploaden op de cloud
2.7 Autodesk Recap 360 (https://recap360.autodesk.com/) (Vroegere Recap Photo en 123D catch) + cloud processing, de eigen computer moet geen berekeningen maken, dit gebeurd door de servers van autodesk
+- ‘preview’ resolutie is gratis, maar heeft lage kwaliteit. Volume van de preview service is beperkt tot 50 foto’s van max. 12MPix. - ultra resolutie (voor professionele 3D-reconstructies) wel betalend. Kostprijs van 5 credits per ultra project. Bij een jaarlijkse inschrijving van $55, krijg je 150 credits. Projecten tot minimaal 250 foto’s mogelijk - Black Box: Er kunnen niet veel parameters worden aangepast - Voor orthofoto’s dient externe (betalende) software gebruikt te worden
IWT-TETRAproject
3D4SURE
4·6
3 Toepassingen Fotogrammetrie is een verwerkings techniek, echter zijn een hoop manieren om foto’s in te winnen, maar ook een hoop applicaties die hier gebruik van kunnen maken. Dit wordt dus al snel een onoverzichterlijk geheel. Om toch een overzicht te krijgen van welke combinaties goed overeenkomen met elkaar is de volgende illustratie gemaakt. In blauw zijn de opnameopties, oranje de SfM pakketen, in groen de verwerkingspakketen naar topografische informatie en in rood de applicaties.
IWT-TETRAproject
3D4SURE
5·6
4 Mate van succes van uitgevoerde toepassingen 3D fotogrammetrie heeft voor enkele onderdelen een status bereikt waar het simpel kan worden geïmplementeerd in de dagelijkse werkzaamheden van de landmeterexpert. Echter zijn er ook een paar andere toepassingen die vakspecifieke handelingen of behoeftes hebben, welke 3D fotogrammetrie niet geheel, of nog niet op kan lossen. Om een duidelijker beeld hiervan te geven zijn de mogelijkheden/leemtes van deze techniek beschreven per toepassing: Toepassing 3Dgebouwmodellen
Resultaat SfM
opmerkingen interieur blijft moeilijk, kwaliteit puntenwolk fish-eye neemt af bij compacte scenes met weinig contrast Manueel is het inmeten van daken mogelijk, tot op heden blijft automatische reconstructie een veld van onderzoek. Virtual Surveyor, OrbitUAS mapping & Pix4Dmapper hebben een ingebouwde tool om automatisch volume te bepalen, met bijkomende onzekerheid van de schatting.
Volume bepalingen
Reconstructie Archeologie Gevelopmetingen
Meeste pakketen kunnen perfect automatisch een driehoekennet genereren of een orthofoto construeren.
Succes hangt af van detailniveau. Combinatie statief, fotomast en/of multi-rotor voor hoge gevels
Industriële toepassingen
-
Geen bevredigende mogelijkheden, puntenwolken blijven de standaard, echter zijn deze door schaduwering moeilijk te verkrijgen dan met een laserscanner.
Grootschaligere karteringen
fixed wing (of multi-rotor indien beperkt gebied)
IWT-TETRAproject
3D4SURE
6·6
