Comparison of Photgrammetric Techniques for Surface Reconstruction from Images to Reconstruction from Laser Scanning

• Autorzy: Skabek K. , Tomaka A.

Warianty tytułu

PL

Porównanie fotogrametrycznych technik rekonstrukcji powierzchni z obrazów do rekonstrukcji z wykorzystaniem skanera laserowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The techniques of photogrammetric reconstruction were compared to the laser scanning in the article. The different conditions and constraints were introduced for reconstructed images, e.g. different materials, lighting condition, camera resolution, number of images in the sequence or using a-pripori calibration. The authors compare the results of surface reconstruction using software tools avaliable for photogrammetric reconstruction. The analysis is preformed for the selected objects with regard to laserscanned models or mathematical models.

PL

Skanowanie 3D jest procesem pomiarowym realizowanym przy użyciu urządzeń optycznych z wykorzystaniem różnorodnych metod pomiarowych. Do odwzorowania głębi analizowanej sceny skanery 3D wykorzystują najczęściej techniki fotograficzne. Jednakże pojedyncza fotografia jest w tym przypadku niewystarczająca, konieczne jest wykorzystanie dodatkowych informacji, np. wiedza o położeniu laserowego prążka w obrazie albo rozkład światła strukturalnego w połączeniu z analizą kształtu metodą triangulacyjną za pomocą skalibrowanego układu pomiarowego. Ostatnio też do rekonstrukcji 3D wykorzystuje się nieskalibrowane obrazy pochodzące z różnych punktów obserwacji. Niestety przy zastosowaniu tych technik pojawia się szereg niedokładności pomiarowych przekładających się negatywnie na jakość wynikowego odwzorowania. Dodatkowo różne techniki skanowania wprowadzają odmienne ograniczenia dotyczące uwarunkowań akwizycji. Przykładowo, skanowanie laserowe w skanerach triangulacyjnych wymaga dokładnego odwozrowania odbicia zniekształconego prążka promienia laserowego, natomiast w przypadku technik fotogrametrycznych istotna jest analiza różnorodności obserwowanej tekstury obiektu. W artykule porównano fotogrametryczne techniki rekonstrukcji z technikami scanowania laserowego. Przenalizowano uwarunkowania i ograniczenia związane z akwizycją danych pomiarowych, takich jak: różnorodność wykorzystanych materiałów, warunki oświetleniowe, rozdzielczość kamery, liczba obrazów w sekwencji, wpływ kalibracji wstępnej. Autorzy dokonują porównania zrekonstruowanych powierzchni wyselekcjonowanych obiektów w odniesieniu do zrekonstruowanych obiektów wzorcowych pozyskanych metoda˛ skaningu laserowego wysokiej rozdzielczosci, bądź do wzorcowych modeli matematycznych.

Słowa kluczowe

EN

photogrammmetric 3D reconstruction; laser scanning; mesh comparison

PL

fotogrametryczna rekonstrukcja 3D; skanowanie laserowe

• Wydawca: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Theoretical and Applied Informatics
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 26, No. 3-4
• Strony: 159--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Skabek K.

• Institute of Theoretical and Applied Informatics of PAS Baltycka 5, 44-100 Gliwice, Poland Tel.: [phone]

autor

Tomaka A.

• Institute of Theoretical and Applied Informatics of PAS Baltycka 5, 44-100 Gliwice, Poland Tel.: [phone]

Bibliografia

• [1] Agisoft LLC: Agisoft PhotoScan User Manual. 2011.
• [2] Baltsavias, E.: A comparision between photogrammetry and laser scanning. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 54, pp.83-94, 1999.
• [3] Benard, M.: Automatic stereophotogrammetry: a method based on feature detection and dynamic programming. Photogrammetria, 39, pp.169-181, 1984.
• [4] Chen, F., Brown, G., Song, M.: Overview of three-dimensional shape measurement using optical methods. Opt. Eng. 39(1), 10-22, 2000.
• [5] Dold, C., Brenner, C.: Registration of terrestrial laser scanning data using planar patches and image data. International Archives of Photogrammetry, Vol. XXXVI, pp. 78-83, 2006.
• [6] Eberly D.: Distance from a Point to an Ellipse, an Ellipsoid, or a Hyperellipsoid, Geometric Tools, LLC. 2014, Available at http://www.geometrictools.com/
• [7] Fassi, F., Fregonese, L.: Between laser scanning and automater 3D modelling techniques to reconstruct complex and extensive cultural heritage. ISPRS 3DArch, Trento, pp. 25-26, 2013.
• [8] Furukawa, Y., Ponce, J., Accurate, Dense, and Robust Multi-View Stereopsis. IEEE Trans. on PAMI, vol. 32(8), pp. 1362-1376, 2009.
• [9] Ivarone A.: Laser scanner fundamentals. Professional Surveyor Magazine, vol. 22, 2002. Available at: http://archives.profsurv.com/magazine/article.aspx?i=949 [Accessed May 20,2015]
• [10] Kazhdan, M., Bolitho, M., Hoppe, H., Poisson Surface Reconstruction. Symp. Geom. Proc., 2006.
• [11] Seitz, S., Curless, B.: A comparison and evaluation of multi-view stereo reconstruction algorithms. IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Volume. 1, pp. 519-528, 2006.
• [12] Spytkowska, A.: The exploitation of Konica Minolta Vivid 9I scanner for creating a virtual copy of small museum objects. Akademia Gorniczo-Hutnicza, 2008.
• [13] Rusinkiewicz, S., Levoy, M.: Efficient Variants of the ICP Algorithm. Int. Conf. 3DIM, 2001.
• [14] Skabek, K., Tworzydlo, A., Luchowski L., Winiarczyk R.: Bringing into Register Incomplete Range Images of Cultural Artifacts. Machine Graphics and Vision, vol. 15, no. 3/4, pp. 649-658, 2006.
• [15] Skabek, K., Tomaka A.: Automatic Merging of 3D Atribute Meshes. Computer Recognition Systems 2: Advances in Soft Computing 45, Part I, 2007.
• [16] Tola, E., Lapetit, V., Fua, P., A fast local descriptor for dense matching. CVPR, pp. 1-8, 2008.