Praca Dyplomowa - Photogrammetry and Remote Sensing - AGH

Streszczenie pracy :
Różnego rodzaju rzeźby i inne artefakty dorobku kulturalnego są narażone na zniszczenia,
które czasem trudno uniknąć. Tworzy się więc nowe repliki tych obiektów w celu ochrony
tego dziedzictwa. Aby uniknąć dodatkowych zniszczeń w czasie wykonywania tych kopii,
odchodzi się od dawnych metod – wykonywanych metodą odlewów. Stosuje się więc tutaj
metody jak trójwymiarowe skanowanie za pomocą skanera lub metody fotogrametryczne, w
których nie trzeba dotykać w żaden sposób obiektu dzięki czemu ewentualne zniszczenia są
minimalizowane. Trójwymiarowe digitalne modele utrzymane z nowszych metod mogą być
użyte następnie do utworzenia realnej repliki przy zastosowaniu specjalistycznych drukarek
trójwymiarowych, które “wyrzeżbią” dany obiekt.
Celem tej pracy było badanie bezdotykowych, nowszych metod tworzenia szczegółowych
modeli 3D na przykładzie rzeźby z katedry Nidaros w Trondheim (Norwegia). Głównym
priorytetem było uzyskanie jak najbardziej dokładnego modelu, przede wszystkim aby
uzyskać jak najwięcej szczegółów. W pracy mieści się więc porównanie metod
fotogrametrycznych, skaningu a także narzędzi do modelowania 3D.
Do uzyskania modelu z dużą ilością małych szczegółów rzeźby użytej w projekcie potrzebna
jest duża chmura punktów. Trzeba zwrócić uwagę, iż rzeźba nie była płaska, a dość okrągła,
złożona z różnych powierzchni z wieloma małymi obiektami. Uzyskana chmura punktów
powinna być więc tutaj bardzo dokładna z wysoką rozdzielczością. Nie mniej jednak, takie
parametry powodują iż niemalże każdy program potrzebuje dość dużo czasu aby obliczyć tak
dużo danych, czy to z metody fotogrametrycznej czy też skaningu. Głównie nie jest to jednak
spowodowane słabymi parametrami używanego komputera, ale ograniczeniami programów.
Na rynku dostępne są różne skanery, są jednak i takie które potrafią uzyskać bardzo gęstą
chmurę punktów a dużą dokładnością. Zazwyczaj, jeżeli skaner jest stworzony do skanowania
mały obiektów z bliska a rozdzielczość i dokładność rośnie, są one coraz mniejsze w
rozmiarze. Im większa dokładność tym mniejszy zasięg również, tak więc dla mniejszych
obiektów – mniejsza odległość skanowania jest zalecana. Metody fotogrametryczne również
mogą dać dobre wyniki i dobrą rozdzielczość, jednak tylko w momencie gdy materiał
fotografowanego obiektu nie świeci się, nie odbija światła ani nie jest ze szkła.
W projekcie zostały wykorzystane następujące fotogrametryczne programy: PhotoModeler
Scanner i Topcon ImageMaster. Są to dość podobne programy, gdzie obydwa potrafią
stworzyć powierzchnie trójwymiarowe używając do tego zdjęć zrobionych kamerą
niemetryczną. Obydwie firmy zapewniają również kalibrację takiej kamery. Resultat z tych
programów jest dość dobry, jednak powierzchnia rzeźby świeciła się nieco i było widać
refleksy, odbicie światła w niektórych miejscach na zdjęciu, przez co matching i generacja
punktów 3D nie działała w tym wypadku najlepiej. Powyższe problemy resultowały na
modelu w ten sposób, iż widoczny był szum, źle obliczone punkty – odstrzelone od modelu.
Ponadto, czas potrzebny do obliczenia i wygenerowania DSM był dość długi i to przede
wszystkim powinno zostać wzięte pod uwagę przy dalszym ulepszaniu programów.
Oprócz wymienionych programów, aplikacja Autodesk – Project Photofly 2.0 była również
testowana. Program jest w stanie wygenerować teksturowany mesh – powierzchnię TIN 3D.
Jest to program freewere, dostępny na stronie Autodesk do ściągnięcia i jest bardzo łatwy w
obsłudze – użytkownicy bez znajomości fotogrametrii będą w stanie bez problemu wykonać
model. Jednakże, program nie jest w stanie wykonać tak dokładnego modelu jak wspomniane
ii