Odtworzenie przestrzennego kształtu powierzchni niewielkiego obiektu archeologicznego na podstawie niemetrycznych zdjęć cyfrowych

• Autorzy: Kaczmarczyk M. , Kowalczyk M.

Warianty tytułu

EN

Reconstruction of the spatial shape of a small archaeological object based on digital non-metric photographs

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Archeologia korzysta często z zaawansowanych narzędzi pomiarowych do rekonstrukcji rozmieszczenia, kształtu i charakteru obiektów pozyskanych z wykopalisk. Fotogrametria bliskiego zasięgu prowadzi bardzo efektywnie do uzyskania szybkich i rzetelnych rezultatów w tej dziedzinie. Niniejszy referat prezentuje doświadczenia związane z odtworzeniem kształtu trójwymiarowego modelu starożytnej amfory, wykorzystując zdjęcia wykonane amatorskim aparatem cyfrowym. Zastosowane były różne podejścia przy wykorzystaniu zestawu stereogramów. W procesie korelacji obrazów użyta była naturalna tekstura obiektu i nie rzutowano na obiekt żadnych wzorów. Do wykonania trójwymiarowego modelu amfory posłużyły dwa fotogrametryczne pakiety; Orient/Orpheus i Z/I Imaging, do orientacji modelu i pomiarów. W eksperymentach występowały trzy różne konfiguracje osnowy pomiarowej. Pierwszy, oparty na obracającej się okrągłej tarczy, gdzie sygnalizowane punkty były umieszczone dookoła amfory, symetrycznie w pobliżu brzegów tarczy. Obiekt stał na płaszczyźnie tarczy. To podejście stworzyło znaczne problemy związane ze stabilnością wyrównania i zastosowaniem aplikacji przeznaczonych dla fotogrametrii lotniczej do pracy z zadaniem fotogrametrii bliskiego zasięgu. Drugie podejście zakładało umieszczenie amfory wewnątrz przestrzennej ramy referencyjnej z sygnalizacją punktów w postaci kół. Taka konfiguracja była bardzo obiecująca, ale występował wciąż problem z niezgodnym z lotniczym kierunkiem osi układu współrzędnych i znacznym kątem pomiędzy płaszczyznami sygnalizacji punktów i płaszczyzną tłową w kamerze. Trzeci eksperyment, w którym trójwymiarowa rama także obejmowała obiekt, ale oś Z biegła równolegle do osi celowej kamery, dostarczył najlepsze wyniki. Trójwymiarowy model przestrzenny ostatecznie wygenerowany został przy tym ustawieniu. Jedyną trudną kwestią konieczną do rozwiązania było połączenie kilku modeli przestrzennych powierzchni, pozyskanych z każdego stereogramu, w jeden, mający jednolity układ współrzędnych. Jednym z głównych celów, wykonywanych badań, jest wprowadzenie automatyzacji procesu technologicznego pozyskania kształtu niewielkich obiektów, ponieważ konieczne jest zmierzenie znacznej liczby obiektów archeologicznych i bez postępu w tym zakresie nie byłoby to możliwe.

EN

Archaeology takes often advantage of the advanced measurement tools for registering the position, the shape and the character of the objects descended from the excavations. Close range photogrammetry methods can obtain the fastest and reliable results in this domain. This paper presents the experiences related to the reconstruction of the 3D surface model of the ancient amphor, based on photographs taken with the amateur digital camera. Different approaches have been applied with the use of a set of stereopairs. For the image correlation process, the natural texture of the object has been used. The optical projection of thepattern was not utilized. For 3D reconstruction of the amphor model, two photogrammetric packages were used; Orient/Orpheus and Z/I Imaging, for the model orientation and measurement. Three configurations of reference system in object space were employed. The first was based on a rotating flat circular shield, where signalized points were placed around the amphor symmetrically near the shield’s edge. The object stood on the shield’s plane. This approach produced a lot of difficulties connected with the stability of computation process and forcing aerial photogrammety applications to work with a close range task. The second approach assumed placement the amphor inside a reference three-dimensional frame with circular signalized points. This was very promising but there were still problems with non-aerial directions of reference coordinate system axes, and the large angle between the points’ signals and the fiducial plane in the camera. The third attitude, where the 3D frame was also placed around the object, but the Z axes led perpendicularly to the camera aim, was the most successful. All in all, the final 3D model was created based on this alignment. The only thing which was hard to arrange was connecting some surfaces taken from each stereopair into one set in one coordinate system. One of the main aims in this study was to initiate the automation of the technological process in obtaining 3D shapes of objects. There are many archaeological objects of such type and to measure and analyze them without improvement in this domain would be very difficult.

Słowa kluczowe

PL

archeologia; inwentaryzacja; fotogrametria; model; amfora

EN

archaeology; reconstruction; photogrammetry; model; amphora

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 16
• Strony: 269--277
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk M.

• Instytut Fotogrametrii i Kartografii, Politechnika Warszawska

autor

Kowalczyk M.

• Instytut Fotogrametrii i Kartografii, Politechnika Warszawska, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. Drap P., Sgrenzaroli M., Canciani M., Cannata G., Seinturier J., 2003. Laser scanning and close range photogrammetry: towards a single measuring tool dedicated to architecture and archeology. Archives of CIPA XIXth International Symposium, Antalya.
• 2. Kuzu Y., Sinram O., 2003. Volumetric reconstruction of cultural heritage artifacts. Archives of CIPA XIXth International Symposium, Antalya.
• 3. Mara H., Kampel M., 2003, „Automated extraction of profiles from 3d-models of archeological fragments”, Archives of CIPA XIXth International Symposium, Antalya
• 4. Pavelka K., Dolansky T., 2003. Using a non-expensive 3d scanning instruments for cultural heritage documentation. Archives of CIPA XIXth International Symposium, Antalya.
• 5. Skarlatos D., Theodoridou S., Hennings D., Ville S., 2003. Replication of marble exhibits using photogrammetry and laser scanning (or how to forge exhibits). Archives of CIPA XIXth International Symposium, Antalya.
• 6. Sormann M., Zach C., Zebedin L., Karner K., 2005. High quality 3D reconstruction of complex cultural objects. Archives of CIPA XXth International Symposium, Torino.
• 7. Tyszczuk S., 2003. Archeologia, wirtualne muzeum. www.republika.pl/archeotyszczuk/muzealnictwo.htm
• 8. Yılmaz U., Özün O., Otlu B., Mulayim A., Atalay V., 2004. Inexpensive and robust 3D model acquisition system for three-dimensional modelling of small artifacts. Archives of ISPRS, B5, Istambul.