Fotogrametryczny pomiar powierzchni przełamań rzeźb archeologicznych w celu ich wzajemnego dopasowania

• Autorzy: Bujakiewicz A. , Kowalczyk M. , Podlasiak P. , Zawieska D. , Andrzejewska E.

Warianty tytułu

EN

Photogrammetric measurement of contact surfaces of archaeological sculpture elements for relative matching

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione zostały badania związane z fotogrametryczną rekonstrukcją 3D powierzchni przełamań niewielkich fragmentów rzeźb archeologicznych, na podstawie, których będzie można wiarygodniej sprawdzić, czy wytypowane wstępnie części rzeźb do siebie pasują. Takie przyporządkowanie/połączenie odpowiadających sobie części, pozwoliłoby na podstawie porównania cech ikonograficznych czy cech stylistycznych ocenić dokładniej datę pochodzenia badanej rzeźby. Ze względu na wysoką wymaganą dokładność 0.3÷0.5 mm określenia numerycznych modeli tych powierzchni oraz konieczność ich wizualizacji, zaproponowano odpowiednie procedury, które zweryfikowano na podstawie pomiaru i wizualizacji dwóch przystających powierzchni przełamanego kamienia testowego oraz 33 modeli powierzchni przełamań różnych rzeźb egipskich z Muzeum w Kairze i Narodowego Muzeum w Warszawie. Zastosowana metoda pomiaru powierzchni przełamań rzeźb bazuje na obrazach wykonanych semi metrycznym aparatem cyfrowym typu lustrzanka, CANON EOS 20D, wyposażonym w trzy wymienne obiektywy, dla którego wielo wariantowa kalibracja została wykonana w etapie poprzedzającym pomiar. Obrazy powierzchni przełamań rzeźb pozyskano w skalach od 1:20 do 1:40, przy założonym stosunku bazowym około 1:4. Przed wykonaniem zdjęć obiekty umieszczano wewnątrz specjalnie skonstruowanej przestrzennej konstrukcji z punkami osnowy, dla których wyznaczono współrzędne z dokładnością 0.1 mm. Przed etapem rekonstrukcji i pomiaru powierzchni, obrazy poprawiono o wpływ błędów systematycznych, wyznaczonych w etapie kalibracji. Pomiar wysokościowy wszystkich powierzchni został wykonany w trybie automatycznym na fotogrametrycznej stacji cyfrowej Z/I Imaging. W celu możliwości analizy topografii pomierzonych powierzchni, przydatnej w dalszym etapie ich dopasowywania, opracowano program do wizualizacji powierzchni w czterech różnych formach. Metoda dopasowywania powierzchni oraz wstępne eksperymenty w tym zakresie są już ukończone i zostaną wkrótce opublikowane. Badania były wykonywane w ramach projektu badawczego KBN T12E 033 26.

EN

This paper describes research into photogrammetric reconstruction of 3D models of contact surfaces for pieces of the broken archaeological sculptures. The aim of this research work was to propose a reliable, accurate non-contact method for checking whether the initially chosen parts of the sculpture fit to each other. Such correspondence of the archaeological fragments would allow identifying a more accurate date of the sculpture, on the basis of a comparison of the iconographical and stylistic characteristics. The required high accuracy (0.3÷0.5 mm) of the contact surfaces measurement and necessity of their 3D visualization, have demanded that suitable photogrammetric procedures be proposed. To verify the proposed method, the authors reconstructed and visualized the models of two congruent 3D surfaces of two parts of the broken test stone and thirty-five numerical models of contact surfaces for various types of archaeological pieces from the Egyptian Museum in Cairo and the National Museum in Warsaw. The applied method for measurement of the contact surfaces is based on digital images taken by the semi-metric digital camera CANON EOS 20D, equipped with three interchangeable lenses, for which a multi variant calibration process was executed before object measurement. The images of the contact surfaces of the sculptures pieces were taken at scales from 1:20 to 1:40, with a base/distance ratio of about 1:4. Before the images were acquired, the objects were placed within a special metal construction with control points especially constructed for the purpose of this project, for which the points spatial coordinates were determined with an accuracy of 0.1 mm. The 3D model reconstruction and measurement was preceded with image correction for systematic errors, which were determined in the calibration process. The elevation measurement of all surfaces was executed in automatic mode, applying the photogrammetric workstation Z/I Imaging. To analyse the measured surfaces’ topography (to be used in the process of their relative fitting) a special computer programme was elaborated for surface visualization in four different forms. The method proposed for 3D surface matching (fitting) and its practical verification has been already completed and will be published separately. The research work has been a part of the project KBN T12E 033 26, supported by the Polish State Committee for Scientific Research.

Słowa kluczowe

PL

fotogrametria cyfrowa; archeologia; powierzchnia przełamania rzeźby; wizualizacja 3D

EN

digital photogrammetry; archaeology; contact surface of broken sculpture; 3D visualization

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 16
• Strony: 97--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Bujakiewicz A.

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

autor

Kowalczyk M.

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

autor

Podlasiak P.

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

autor

Zawieska D.

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

autor

Andrzejewska E.

• Instytut Fotogrametrii i Kartografii, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• 1. Alshawabkeh Y., 2005. Using Terrestrial Laser Scanning for the 3D Reconstruction of Petra – Jordan. Photogrammetric Week ’05, Wichmann, s. 39-48.
• 2. Bartolotta M., Di Naro S., Brutto M., Villa B., 2000. Information Systems for Preservation of Cultural Heritage. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII, Part B5, Amsterdam , the Netherlands.
• 3. Bohm J., 2005. Terrestrial Laser Scanning – A Supplementary Approach for 3D Documentation and Animation. Photogrammetric Week ’05, Wichmann. s. 263-272.
• 4. Brown J., Dold A., 1995. V – Stars – a system for digital industrial photogrammetry. Optical 3-D Measurement Techniques III, Wichman Verlag, Heilderberg.
• 5. Bujakiewicz A., Kowalczyk M., Podlasiak P., Zawieska D., 2004. Modelling and Vizualization of Three Dimensional Objects Using Close Range Imagery. International Archives for Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXV. B5. s. 442-446.
• 6. Bujakiewicz A., Kowalczyk M., Podlasiak P., Zawieska D., Rzepka S., Andrzejewska E., 2005-2006. Część pierwsza i druga raportu z wykonania zadań w roku 2004 i 2005, dotyczących projektu badawczego KBN T12E 033 26 nt. Numeryczne modelowanie fragmentów rzeźb w celu rekonstrukcji oryginalnego kontekstu zabytku. Instytut Fotogrametrii i Kartografii PW, s. 1-91 oraz 1-155.
• 7. Bujakiewicz A., Kowalczyk M., Podlasiak P., Zawieska D., 2006a. Calibration of Very Close Range Digital Cameras. Geodezja i Kartografia, Kwartalnik PAN, Vol. 55, No. 2, s. 95-108.
• 8. Bujakiewicz A., Kowalczyk M., Podlasiak P., Zawieska D., 2006b. 3D Reconstruction and Modelling of the Contact Surfaces for the Archeological Small Museum Pieces. Po podwójnej recenzji zatwierdzone do wydania w International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences.
• 9. Hongo K. et al., 2000. Development of Image Based Information System for Restoration of Cultural Heritage. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII, Part B5. s. 372-378.
• 10. Kolbl O., Cherradi F., Hostettler H., 2000. Conception of an Integrated 3D GIS for Primary Data Acquisition and data Management; Applied to an Inventory of Historic Monuments. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII, Part B5. s. 446-452.
• 11. ObdaheT., Chikatsu H., 2004. Development of image based integrated measurement system and performance evaluation for close range application. The International Archives for Photogrammetry, Remote Sensing. Vol. XXXV. B5. s. 684-689.
• 12. Sawicki P., 2001. Rozwiązanie terratriangulacji łącznie z samokalibracją polową aparatu cyfrowego Kodak DC 4800. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 11b, s. 3/25-3/32.
• 13. Sawicki P., 2003. Kalibracja równoczesna aparatu cyfrowego Kodak DC4800 w procesie fotogrametrycznego pomiaru punktów w bliskim zasięgu. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 13b, s. 457-466.
• 14. Tsioukas V., Patias P., Jacobs P.F., 2004. A Nowel system for 3D reconstruction of small archeological objects. International Archives for Photogrammetr, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXV. B5. s. 815-819.