מה זה Photogrammetry ואיך זה עובד?

Photogrammetry הוא המדע של קבלת מדידות אמינות ומידע תלת-ממדי מתצלומים.על ידי ניתוח תמונות חפיפות שצולמו מזווית שונה, תוכנת photogrammetry לשחזר את העומק, הצורה והמרקם של סצנה.טכניקה זו משמשת בתחומים החל מארכיאולוגיה ובנייה ועד אפקטים חזותיים ו ניטור סביבתי.עקרון הליבה הוא משולש: כאשר אותו נקודה מופיעה בשני תמונות לפחות ממיקומים שונים, מחשבת את ה- 3D.

Photogrammetry יכול להתבצע עם מצלמות כיתה צרכנים, טלפונים חכמים, או מזל"טים, מה שהופך אותו נגיש יותר מתמיד.איכות המפה 3D הסופי תלויה ישירות באיכות ובכיסוי התמונות שלך, כך להבין כל שלב של זרימת העבודה הוא חיוני לייצור תוצאות מדויקות ומדויקות.

שלב 1: תכנון פרויקט Photogrammetry

לפני שאתה לוחץ על התריס, להשקיע זמן בתכנון. פרויקט בנוי היטב מפחית שגיאות עיבוד ומבטיח לך ללכוד את הנתונים הנכונים.התחל על ידי הגדרת בבירור את האזור להיות מוקרן ואת ההחלטה הרצויה. לדוגמה, מיפוי תעלה ארכיאולוגית קטנה דורש פרטים ברמת ס"מ, בעוד סקר של גבעה למחקרי שחיקה עשוי לאפשר פתרון נמוך יותר.

בחירת הציוד הנכון

  • (FLT:0)Camera:miaFLT:1 ; A DSLR או מצלמה ללא מראה נותן לך שליטה על מהירות, מהירות חסימה, ו- ISO. עם זאת, טלפונים חכמים מודרניים עם צילום חישובי יכולים גם לייצר תוצאות ניתנות להשגה עבור פרויקטים קטנים.
  • (ב) [ה]:0 [ה-Drron] (UAV): [13] לתחומים גדולים או קרקע בלתי נגישה, מזל"ט מצויד במצלמה בעלת יכולת גבוהה, הוא בלתי יקר ערך.
  • (ב) כאשר יורים תמונות ברמה הקרקעית, הטריפ מקטין את המטושטשת התנועה, במיוחד באור נמוך.
  • (FLT:0GPS/RTK:FLT:103) אם המפה הסופית שלך צריכה לתאם בין העולם האמיתי, השתמש במכשיר GPS או RTK (Real-Time Kinematic) כדי לתייג מיקומים של שליטה על הקרקע (GCPs) המסומנים עם מטרות בעלות יכולת גבוהה לשפר את הדיוק.
  • (FLT:0)Computer:FLT:1 Photogrammetry עיבוד הוא אינטנסיבי חישובי.מערכת עם CPU רב-core מודרני, 32 GB או יותר, ו- GPU ייעודי (NVIDIA עם תמיכה CUDA) יזרז באופן דרמטי את העיבוד.

« « ערעור על האתר

בקר באתר לפני או ללמוד תמונות לוויין.לזכור אתגרים פוטנציאליים: משטחים רפלקטיביים (מים, זכוכית), דפוסים חוזרים (sand, דשא), אובייקטים נעים (אנשים, כלי רכב), ואזורים בצל עמוק.

מזג אוויר ותנאי תאורה

תאורה עקבית, מבולבלת היא הטובה ביותר עבור photogrammetry - לחשוב יום מוקרן.שמש Harsh יוצר הצללים חזקים כי מבלבלים התאמה, בעוד גשם או ערפל יכול לזלזל באיכות התמונה.אם אתה חייב לירות בשמש בהירה, לנסות ללכוד תמונות כאשר השמש גבוהה למזער צללים ארוכים, או להשתמש מסנן קוטב אם מותר.

לקבלת הדרכה מפורטת יותר של תכנון, ראה את ה-FLT:0.USGS 3D תוכנית אלביעה תיעוד של ההרחבה:1.

שלב 2: קבלת תמונות באיכות גבוהה

לכידת תמונות היא השלב הקריטי ביותר של כלל האגודל: מטרתה של ה-FLT:060–80% חופפי FLT:1 בין תמונות רצופות לאורך קו הטיסה (או הליכה), ו-FLT:260% צדדפוס 3 בין השורות הקרובות.

הגדרות מצלמה להצלחה

  • (FLT:0) מצב מדעי:0) , Lock your aperture, מהירות התריס, ISO, ואיזון לבן. הגדרות אוטומטיות לגרום לחשיפה בין תמונות, מבלבלות את אלגוריתם ההיערכות.
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ; ⁇ :0) , (הדגשה: ⁇ ) , השתמש בהתמקדות ידנית שנקבעה לאינסוף (או מרחק שמחזיק את כל הנושא שלך חד).
  • (ב) מהירות ה- 0 (ה-0) מהיר מספיק כדי להימנע משיבוש תנועה - לפחות 1/500 s עבור דוכן, 1/1000 או מהר יותר ממל"ט.
  • (FLT:0) ISO:BuildFLT:1) שמור נמוך ככל האפשר (ISO 100-400) כדי למזער רעש.
  • (ב) ויקרא י"א: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

לטוס או הליכה ברשת שיטתית

עבור photogrammetry אווירי, השתמש ביישום תכנון טיסה (כגון Pix4Dcapture, DJI Pilot או Map Pilot) כי automates תבנית רשת. הגדר את הגובה מבוסס על מרחק דגימת הקרקע הרצויה שלך (GSD) נמוך יותר = פרטים מיותרים יותר אבל יותר תמונות. עבור מיפוי מבוסס הקרקע, הליכה ברשת בנויה מעט לכיוון כל תכונה כמו שאתה ללכוד תמונות תמיד.

תכונות מורכבות

עבור אובייקטים או קרקע עם הקלה אנכית (קלפים, בניינים, פסלים), ללכוד תמונות blique נוספות מזווית מרובות.התוכנה צריכה לראות כל פנים ממספר נקודות מבט.טעות נפוצה היא רק ירי מלמעלה - זה לא מצליח לשחזר חומות אנכיות כראוי.

להימנע ממלכודות נפוצות

  • (ב) ⁇ :0) אלמנטים: חכה לאנשים, מכוניות או בעלי חיים לצאת מהמסגרת.אם בלתי נמנע, ללכוד תמונות נוספות כדי שתוכלו להסוות אותם מאוחר יותר.
  • (ב) ⁇ :0) משטחים: FLT:1 מים, זכוכית ומתכת מבריקה יוצרים מדגישים ספקולריים המבלבלים photometry.If you must be including them, נסה מסנן או לירות בזווית הממזערת את ההשתקפות.
  • (ב) אזורים ללא שינוי:0 (Textureless Zone: FLT:1 Smooth בטון, שלג טרי, או חול אחיד חסר מספיק תכונות כדי להתאים את חותמות זמניות (למשל, אבנים צבועות או קלט) במידת האפשר, או להשתמש במערכת יעד קודקוד עבור נקודות שליטה הקרקע.

לצליל עמוק יותר לתוך רכישת תמונות שיטות הטובות ביותר, מתייחס ל-FLT:0 (Agisoft Metashape Start הדרכות המתחילות ב- 1 ).

שלב 3: עיבוד תמונות לתוך מודל 3D

ברגע שיש לך תיקיה של תמונות חופפות, התוכנה מעבדת אותם באמצעות צינור: זיהוי תכונה, יישור תמונה, ייצור נקודה דחוס, יצירת מרש, ומיפוי מרקמים כלים שונים מציעים רמות שונות של אוטומציה ואיכות.

בחירת Photogrammetry Software

  • (FLT:0)Agisoft Metashape: FLT:1 התעשייה פועל סוס - חזק, עם זרימת עבודה ברורה ודיוק מצוין בתשלום אבל יש לו ניסיון חינם.
  • (ב) ⁇ :0 (AliceVision): ההרחבה 1 (מקור פתוח וחופשי) מעולה ללמידה ולמיזמים קטנים יותר.
  • (ב) ⁇ :0) , באמת קפיטל: 1FLT 1 עיבוד מהיר מאוד, מטפל במאגרי נתונים עצומים בתשלום, עם מודל תשלום-השכר.
  • (FLT:0) OpenDroneMap (ODM): ההרחבה 1 חינם, קוד פתוח, קו פיקוד ו- GUI (WebODM) גדול עבור תמונות מל"טים ומיפוי שטח גדול.
  • (ב) ⁇ :0 (Pix4Dmatic: FLT:103) שיעור האנטרפרייז עבור פרויקטים בקנה מידה גדול של מיפוי.

שלב-בי-שלב עיבוד תהליכי עבודה

1 ייבוא תמונות ובדיקת איכות

לטעון את כל התמונות לתוך התוכנה. רוב היישומים יציגו תצוגה מקדימה של מטושטשת או תמונות underexposed מיד.

תמונות אלסטיות (Sparse Point Cloud)

התוכנה מזהה נקודות מפתח (תכונות שונות כמו פינות, קצוות, מרקם) בכל תמונה ומתאים אותם על פני תמונות חופפות.זה מייצר ענן נקודה מלוח - ייצוג 3D גס של הסצנה.אתה יכול לבדוק איכות על ידי מחפש תמונות לא משוחדות (לעתים קרובות מוצגות באדום או עם שגיאות גבוהות).

3.אופטימיזציה מצלמה Alignment

אם יש לך נקודות שליטה קרקע או מרחקים ידועים, ליישם אותם עכשיו כדי לחדד את ההיערכות ואת ההיקף של המודל.צעד זה משפר מאוד את הדיוק, במיוחד עבור מדידות ושילוב GIS.

4.לבנה נקודה בענן

באמצעות עמדות המצלמה המיושרות, התוכנה יוצרת ענן צפוף על ידי חישוב עומק עבור כל פיקסל.צעד זה הוא כבד חישובי. הגדרות איכות גבוהה יותר מניבות יותר נקודות אבל לקחת יותר זמן.עבור מפות גודל של בניין או שטח קטן, "גבוה" או "גבוהה" הגדרה מומלץ.

5.צרו את Mesh

מענן הנקודה הצפופה, התוכנה יוצרת משטח תלת מימד (בדרך כלל רשת לא סדירה תלת-ממדית) אפשרויות כוללות מנחת מבוססת מפות עומק (ארוחת פרטים קצרים אך עשויים חלק) או שחזור פני השטח של Poisson (smoאחר, ווטרסטיאט) עבור מיפוי, מפת עומק לעתים קרובות משמרת יותר קצוות חדים.

6.לבנה טקסט

מיפוי טקסט מוקרן את התמונות המקוריות על פני השטח של השממה כדי ליצור overlay צבע מציאותי.בחר גודל מרקם המתאים לשימוש הקצה שלך - 4096x4096 פיקסלים ל-UV הארי הוא נפוץ.

7.הבא מודל 3D

(ב) ,(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ניתן למצוא השוואה מקיפה של צינורות עיבוד ב-FLT:0 OpenDroneMap מתעד את ה- 1FreaLT.

שלב 4: להפוך את מודל 3D למפה אפשרית

מרש 3D בלבד לא יכול להיות מה שאתה צריך. רוב יישומי מיפוי דורשים אורתאופוטונים, מודלים של עלייה דיגיטלית (DEM), או קווי contour.כאן איך להפיק את המוצרים האלה מהפלט photogrammetry שלך.

אורת צילום Generation

תמונה מתוקנת היא תמונה מתוקנת גיאומטרית שבה כל פיקסל מתואם למערכת קואורדינטת מפה (למשל, UTM) אין עיוות נקודת מבט והוא יכול לשמש למדידות ישירות.תוכנה כמו Agisoft ו-ODM יכול ליצור אותאופוטונים על ידי הקרנה המרקם 3D על מטוס שטוח באמצעות ריצוף המצלמה.

מודלים דיגיטליים (DEM / DSM / DTM)

  • (ב) מודל פני השטח של ה-FLT:0 (DSM) (Digital Surface Model): כולל גובה הכל על הקרקע - בניינים, עצים, תשתיות.
  • (FLT:0DTM (Digital Terrain Model): ההרחבה 1 מייצגת את האדמה החשופה לאחר הסרת תכונות קרקעיות לעיל. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
  • (המונח הכללי:0)DEM (המונח הכללי): לעתים קרובות השתמשו במשתנה עם DTM בהקשרים של GIS.

הייצוא אלה כמו GeoTIFFs וייבוא לתוך תוכנת GIS לדור קוטור, ניתוח מדרדרון או חישובי נפח.

קווים ומפת שכבות

באמצעות QGIS או ArcGIS, אתה יכול ליצור קווי מתאר מה-DEM שלך לטעון את האורתאופוט כשכבה בסיס, להוסיף את הקוטורים, ויש לך מפה טופוגרפית מפורטת מוכן לעבודת שדה או מצגת. אתה יכול גם לחשב נפח לחתוך-ופי אם יש לך לפני ואחרי השוואה.

GIS אינטגרציה Best Practices

  • תמיד להגדיר מערכת התייחסות לתאם (CRS) במהלך עיבוד כך שייצוא תואם עם מפות קיימות.
  • בדוק את הדיוק הגיאוגרפי על ידי overlaying את התמונה שלך על Google Earth או מפת בסיס.
  • עבור פרויקטים גדולים, לייצא ג'וקוויקס כדי להימנע ממגבלות גודל הקובץ.

עבור מדריך מעשי לעיבוד תמונות ו- DEMs, ראה את ה-FLT:0QGIS תיעוד של ההרחבה 1.

שלב 5: ניתוח וליישם את מפת Photogrammetry

מפה תלת-ממדית של photogrammetry היא מקור נתונים צדדי.כאן הם יישומים מרכזיים וזרימות עבודה אנליטית.

מדדים

בכרייה, בנייה או ניהול מלאי, אתה יכול למדוד כרכים על ידי השוואת DSM משטח בסיס. כלים ב Agisoft, CloudCompare, או תוכנת GIS לעשות את זה פשוט. כרך דיוק תלוי צפיפות נקודה ודיוק גיאוגרפי.

שינוי

על ידי חזרה על זרימת העבודה photogrammetry בזמנים שונים (למשל, סקרים חודשיים של מפולת אדמה), אתה יכול ליצור מפות הבדל המדגישים שחיקה, מחיקה, או תנועה מבנית. השתמש במחשבון הרסטר ב QGIS או אלגוריתם M3C2 ב-CloudCompare להשוואה בענן נקודה.

ויזואליזציה ותקשורת

מודלים תלת-ממדיים יכולים להיבא לתוך מנועי המשחק (Unity, Unreal) או צופים באינטרנט (CesiumJS, Three.js) עבור מצגות אינטראקטיביות. סיורים וירטואליים של אתרים ארכיאולוגיים או אזורי בניין המוצעים עוזרים לבעלי העניין להבין מערכות יחסים מרחביות מבלי להיות באתר.

שילוב עם נתונים אחרים

לשלב את התמונה שלך ואת DEM עם שכבות GIS אחרים - מפות אדמה, גבולות הצפות, תשתיות - לבצע ניתוח מרחבי. לדוגמה, overlay מודל השיטפון על DSM ברזולוציה גבוהה יכול להראות בדיוק אילו מבנים יהיו מושפעים בתרחיש של 100 שנים.

טעויות נפוצות וכיצד להימנע מהן

אפילו משתמשים מנוסים בפוטמומטררי נתקלים במכשולים.כאן הם נושאים תכופים ופתרונות:

  • (FLT:0) תפוקה מעוגלת או מעוקלת: FLT:1 לעיתים קרובות נגרמת על ידי תנועות מצלמה זעירות במהלך לכידת. השתמש בטיול ועיכוב מרוחק או מעצור.
  • (ב) ⁇ :0) ,(הההתנשאות באפר: ⁇ :1) , חפיפה או תמונות חסרות.
  • (ב) ,0) מרקמים של אורורי: FLT:1 השתמש להתמקד ידני ומהירות של סגר מהיר. לבדוק את חדות התמונה לפני עיבוד.
  • (FLT:0Misalignment of Images:FearLT:1) אם התוכנה לא תואמת, נסה להפחית את החלטת התמונה במהלך היבוא (למשל, להשתמש בסולם של 1⁄2 או 1⁄4 עבור היערכות ראשונית, ולאחר מכן לחדד נקודות עניבה יותר באופן ידני אם צריך.
  • (FLT:0)Poor Georeferencing: FIRLT:1 תמיד להשתמש לפחות שלוש נקודות שליטה קרקע מבוזרות היטב.אם חסר לך GCPs, לפחות להקליט את קואורדינטות GPS של המל"ט וליישם שינוי פשוט לאחר עיבוד.

מסקנה

יצירת מפות תלת-ממדיות מפורטות באמצעות photogrammetry הוא תהליך חוזר כי, עם תשומת לב זהירה לתכנון, תמונה ללכוד, עיבוד, מניב תאומים דיגיטליים מדויקים מאוד של סביבות בעולם האמיתי. בין אם אתה יוצר מפה טופוגרפית עבור אתר בנייה, תיעוד ארכיאולוגי של הרס, או הדמיה עבור מחקר השפעה סביבתית, זרימת העבודה המתוארת כאן מספקת בסיס מוצק.

(ב) לקריאה נוספת ותמיכה קהילתית, לחקור את הפורום הקהילתי של קהילת FLT:0 ריאליותCapture Forum of 1:Feloture 1:2 Meshroom GitHub PageveFLT 3 עבור מקורות קוד פתוח.