Fotogrammetrica 3D modellazione è una potente tecnica utilizzata in archeologia, ingegneria, sviluppo di giochi, rilevamento e conservazione del patrimonio culturale. Estrarre la geometria tridimensionale da sovrapposizioni di fotografie bidimensionali, i professionisti possono creare accurati gemelli digitali di oggetti reali, strutture e paesaggi. La qualità del modello finale dipende fortemente dagli strumenti software scelti per elaborare le immagini.

Essentials di acquisizione di immagini e fotocamere

Per ottenere un'immagine di riferimento uniforme, è fondamentale capire che la qualità delle immagini di origine influisce direttamente sull'accuratezza del modello 3D finale. Anche il software di fotogrammetria più avanzato non può compensare le foto scarsamente catturate. I fattori chiave includono l'illuminazione costante, la sovrapposizione di sovrapposizione di 60-80%, la sovrapposizione laterale di 30-60%), la messa a fuoco a fuoco affilata e la sfocatura minima.

Software di fotogrammetria superiore per uso professionale

I seguenti strumenti software sono ampiamente considerati come standard di settore per la modellazione 3D fotogrammetrica accurata. Sono utilizzati da professionisti in campi che vanno dalla documentazione architettonica alla produzione di effetti visivi. Ogni applicazione offre un equilibrio unico di velocità, precisione, interfaccia utente e costi.

Agisoft Metashape

Agisoft Metashape (ex PhotoScan) è uno dei pacchetti fotogrammetrici più popolari sul mercato. Fornisce un pipeline completo dall'allineamento delle immagini alla generazione di cloud a punto denso, costruzione di rete, mappatura della texture e esportazione ortosica/DSM. Il software è noto per la sua eccellente precisione e capacità di gestire sia i piccoli e grandi set di dati.

Pix4Dmapper

Il software di elaborazione di grandi dimensioni di Pix4Dmapper è una soluzione di fotogrammetria professionale, adattata principalmente per applicazioni di mappatura e di rilevamento. Escelta a generare le nuvole di punti georeferenziali, ortosica, modelli di superficie digitale (DSM), e mesh di elaborazione 3D texture da drone e immagini di terra. La sua capacità di integrare con il software GIS (ad esempio, QGIS, ArcGIS) offre una scelta migliore per i punti di indagine.

RealtàCapimento

Reality[Capture, sviluppato da Capturing Reality (ora parte di Epic Games), è rinomata per la sua velocità di elaborazione senza compromettere la qualità. Può gestire enormi set di dati (migliaia di immagini) e utilizza una tecnologia chiamata "inverse texture mapping" per produrre mesh e texture altamente dettagliate. Il software supporta sia fotogrammetria che dati di scansione laser, rendendolo una soluzione ibrida per ambienti in cui lidar basato sul suolo è combinato

Soluzioni fotogrammetriche aperte

Per chi ha un budget limitato, o che ha bisogno di una piena trasparenza e personalizzabilità, gli strumenti di fotogrammetria open source offrono potenti alternative, particolarmente popolari nella ricerca accademica e nelle comunità hobbiste, mentre potrebbero mancare delle interfacce utente lucidate del software commerciale, le loro caratteristiche sono spesso paragonabili.

Meshroom

Meshroom è un'applicazione fotogrammetrica open source costruita sul framework AliceVision. Fornisce un pipeline completo: estrazione di funzionalità, corrispondenza di immagini, ricostruzione rada e densa, generazione di mesh, testuring e calcolo della mappa di profondità. L'editor grafico basato sul nodo consente agli utenti di configurare ogni fase del pipeline visivamente, rendendo possibile la costruzione di flussi di lavoro personalizzati.

COLMAPAPAP

COLMAP è un altro strumento di fotogrammetria open source, noto per i suoi robusti algoritmi di Structure-from-Motion (SfM) e Multi-View Stereo (MVS). Spesso viene utilizzato nelle impostazioni di ricerca perché fornisce un controllo fine-grained su ogni fase della pipeline.

Fattori da considerare quando si sceglie il software di fotogrammetria

La selezione del miglior software per la modellazione 3D fotogrammetrica accurata dipende da diversi fattori chiave.

Precisione e georeferencing

Per progetti che richiedono un'accuratezza assoluta (ad esempio, sondaggi topografici, monitoraggio delle infrastrutture, forense), è essenziale la capacità di incorporare i punti di controllo del terreno (GCP) e di utilizzare la calibrazione avanzata della fotocamera.

Velocità di lavorazione

RealityCapture è il più veloce tra le opzioni commerciali, riducendo spesso il tempo di elaborazione da un fattore di 2-5 rispetto a Metashape. Pix4Dmapper offre una buona velocità, soprattutto quando si utilizza l'elaborazione cloud. Per gli strumenti open source, Meshroom con accelerazione GPU può essere competitivo per piccoli o medio set di dati, ma COLMAP è tipicamente più lento rispetto a quello che si sta combinando.

Facilità di utilizzo e apprendimento

Agisoft Metashape offre un flusso di lavoro chiaro che è facile da imparare. Pix4Dmapper ha anche un'interfaccia ben progettata ma è più orientata al sondaggio. La pipeline altamente automatizzata di RealityCapture richiede un ingresso minimo dell'utente, ma la comprensione delle sue impostazioni può richiedere tempo. L'interfaccia nodo di Meshroom è intuitiva per coloro che amano la programmazione visiva, mentre la linea di comando COLM è adatta a tutti i comfort.

Costo e Licensing

Agisoft Metashape Standard (US $179) è conveniente per gli individui. RealityCapture offre un modello pay-per-export o abbonamento, che può essere conveniente per uso occasionale. Pix4Dmapper richiede un abbonamento mensile o annuale. Gli strumenti open-source Meshroom e COLMAP sono completamente gratuiti, rendendoli ideali per studenti, ricercatori e hobbisti.

Integrazione con altri software

Molti flussi di lavoro comportano l'esportazione di modelli in CAD, GIS o motori di gioco. Pix4Dmapper si integra direttamente con QGIS e ArcGIS. RealityCapture può esportare direttamente in Unreal Engine (da quando è di Epic Games). Agisoft Metashape offre plugin per Python e può esportare in molti formati (OBJ, PLY, FBX, ecc).

Flusso di lavoro ottimizzato per modelli 3D precisi

Anche con il miglior software, seguendo un flusso di lavoro metodologico è essenziale per ottenere un'elevata precisione.

Preprocessing

Prima di caricare le immagini nel software, applicare la correzione della distorsione delle lenti se il software non lo fa automaticamente. Converti le immagini in uno spazio colore coerente (sRGB) e rimuovere qualsiasi immagine che sia fuori fuoco o abbia sfocatura del movimento. Per grandi set di dati, consideri le immagini in aumento per l'allineamento iniziale per accelerare l'elaborazione, quindi riallinea a piena risoluzione per la ricostruzione finale.

Allineamento delle immagini e ricostruzione di Sparse

Questo passaggio stima le posizioni della fotocamera e produce un punto cloud radiato. Assicurarsi che i parametri di allineamento (limiti di punto chiave e di punto cravatta, modalità di calibrazione della fotocamera) siano impostati in modo appropriato. Utilizzare accuratezza "generica" o "alta" per i set di dati difficili. Se l'allineamento non riesce, provare a ridurre il numero di immagini o utilizzando l'allineamento incrementale con i punti di cravatta manuale.

Generazione di cloud di Dense Point

In Metashape, utilizzare l'impostazione di qualità "High" o "Ultra High" per piccoli oggetti; per grandi scene, "Medium" può essere sufficiente. Applicare il filtro di profondità per rimuovere i pinze. In RealityCapture, le mappe di profondità vengono generate automaticamente, ma è possibile regolare le impostazioni di ricostruzione per favorire velocità o qualità.

Costruzione di mesh

Dalla nube densa, il software costruisce una rete (superficie regolata). Per modelli accurati, impostare la rete per utilizzare la densa interpolazione cloud (non radi). In Metashape, il tipo di superficie “Arbitrario” funziona per oggetti, mentre “Height Field” è migliore per il terreno. In Meshroom, il nodo Meshing utilizza la ricostruzione della superficie Poisson.

Testi e post-processura

Scegli texture ad alta risoluzione (4096×4096 o superiore) e abilita la correzione del colore per ridurre le cuciture. Dopo la texturing, esportare il modello in un formato compatibile con l'applicazione di destinazione (ad esempio, OBJ, FBX, PLY).

Utilizzare i casi in diverse industrie

La modellazione 3D fotogrammetrica è utilizzata in un'ampia gamma di settori, ciascuno con specifiche esigenze di precisione e di uscita.

  • Archeologia e Patrimonio Culturale:[] Documentazione di manufatti, tombe e interi siti di scavo. Modelli strutturati ad alta risoluzione consentono ai ricercatori di analizzare e condividere i risultati senza accesso fisico.
  • Immagineering e Architettura:[ I sondaggi integrati, il monitoraggio strutturale e il controllo della qualità.I Pix4Dmapper e RealityCapture sono preferiti per la loro georeferencing e velocità. I modelli sono utilizzati per il rilevamento dei clash nei flussi di lavoro BIM.
  • Game Development e VFX:[] Creare beni 3D realistici per videogiochi, film e esperienze VR. RealityCapture è fortemente utilizzato nel settore dei giochi a causa della sua compatibilità con l'esportazione con Unreal Engine.
  • Indagine aerea e Agricoltura:[[] Ortopotosaici e DSM per l'indagine sul suolo, calcoli volumetrici e monitoraggio delle colture. Pix4Dmapper è lo standard per la mappatura agricola basata sui droni, mentre Metashape offre un'alternativa economica.
  • Forensics and Accident Reconstruction:[ Misurare scene di crash o scene di crimine con alta precisione. Photogrammetry permette agli investigatori di catturare rapidamente tutti i dettagli. Agisoft Metashape Professional è utilizzato dalle agenzie di polizia a causa della sua rigida scaling e supporto GCP.

Conclusioni

La creazione di sistemi di acquisizione di dati e di sistemi di controllo, che si basano su un'analisi di dati, è un'esperienza di lavoro che si basa su un'analisi di dati e di dati.