Modelowanie 3D na podstawie fotografii amatorskich

• Autorzy: Nowak E. , Nowak J.

Warianty tytułu

EN

Modelling 3D views based on amateur photography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fotogrametryczne opracowanie zdjęć amatorskich, niemetrycznych zobrazowań cyfrowych, jest utrudnione ze względu na niemożność przeprowadzenia laboratoryjnej kalibracji użytych aparatów fotograficznych czy zastosowania samokalibracji za pomocą znanej ogólnej metody DLT – Direct Linear Transformation (brak fotopunktów o znanych współrzędnych terenowych). W praktyce zazwyczaj dysponujemy tylko zdjęciami pozyskiwanymi często z kilku różnych źródeł i nierzadko są to zdjęcia wykonane z wykorzystaniem obiektywu zmiennoogniskowego (zoom). W pracy przeprowadzono analizę matematycznych podstaw rzutu środkowego, w szczególności wykazano możliwość uzyskania pełnej orientacji wewnętrznej na podstawie perspektywicznych punktów zbiegu oraz opracowano nowe sposoby wyznaczenia tych punktów. Przedstawione rozwiązanie pozwala na metryczne opracowanie niemetrycznych zobrazowań cyfrowych, w tym zdjęć kadrowanych lub wykonanych z wykorzystaniem obiektywu zmiennoogniskowego. Zaproponowano również autonomiczną metodę wyznaczenia dystorsji radialnej na podstawie efektu beczkowatości (poduszkowatości). Metoda umożliwia uniknięcie negatywnych skutków silnego skorelowania parametrów dystorsji z odległością obrazową. Doświadczenia z ogólnie dostępnego oprogramowania do modelowania zdjęć amatorskich (wizualizacji geometrycznych 3D) wskazują, że wybrane własności perspektywicznych punktów zbiegu są już wykorzystane w praktyce. W szczególności przetestowano, udostępnione przez Google, narzędzie Photo Match umożliwiające budowę nieskomplikowanego modelu 3D ze zdjęć obrazujących dwie prostopadłe płaszczyzny danego obiektu, np. ściany budynku.

EN

Modelling three-dimensional objects (e.g. historical buildings) based on nonmetric digital images is a complex task because the internal orientation and radial distortion parameters are unstable and unknown. In this paper, by analysing the mathematical basis of the central projection, the authors describe the feasibility of using the internal orientation of amateur photographs through the use of vanishing points (in a perspective drawing). The presented method is able to use zoomed photographs. Consequently, the paper also includes several ways of deriving the vanishing points analytically. The authors also propose a method for deriving the radial distortion parameters on the basis of the barrel/cushion effect. The advantage of this solution is the possibility to minimise the negative effects of the strong correlation between distortion parameters and the focal distance.

Słowa kluczowe

PL

cyfrowe zdjęcia amatorskie; modelowanie 3D; samokalibracja zdjęć; dystorsja radialna; perspektywiczne punkty zbiegu

EN

non-metric (amateur) photographs; 3D modelling; autocalibration; radial distortion; vanishing points

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 8, nr 2
• Strony: 39--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il.

Twórcy

autor

Nowak E.

autor

Nowak J.

• Katedra Geodezji i Astronomii Geodezyjnej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• Abdel-Aziz Y.I., Karara H.M., 1971. Direct linear transformation from comparator coordinates into object space coordinates in close-range photogrammetry. Proceedings of the Symposium on Close-Range Photogrammetry (pp. 1-18). Falls Church, VA: American Society of Photogrammetry.
• Al-Ajlouni S., Fraser C.S., 2006. Zoom-Dependent Calibration for Consumer-Grade Cameras. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Dresden, Sept., Dresden, 35(5), 20-25.
• Chmielewski K., Szulwic J., 2005. Niemetryczne zdjęcia cyfrowe w fotogrametrii bliskiego zasięgu w systemie Topcon PI-3000. Zeszyty Sesji Jubileuszowej 60-lecia Katedry Geodezji Politechniki Gdańskiej, 17.06.2005, Gdańsk.
• Habib A. Ghanma M., Al-Ruzouq R., Kim E.M., 2004. 3-D Modelling of Historical Sites Using Low-Cost Digital Cameras, XXth ISPRS Congress, Istanbul, Turkey, Commission 5, SS4-CIPA-Low-Cost Systems in Recording and Managing the Cultural Heritage.
• Happach M., Nowak E., Nowak J., 2003. Amateur Photographic Recording Used To Rescue Works Of Cultural Heritage. International Conference and Exhibition GIS Silesia 2003; Sosnowiec, Poland.
• Hbrouk H.E., Li X.P., Faig W., 1996. Determination of Geometric Characteristcs od a Digital Camera by Self-Calibration. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXI, Part B1, Vienna.
• Kraus K., 1992. Photogrammetry, Volume 1. Fundamentals and Standard Processes. Dümmlerbuch / Bonn. Institute for Photogrammetry and Remote Sensing, Vienna University of Technology.
• Kraus K., 1997. Photogrammetry, Volume 2. Advanced Methods and Applications. Dümmlerbuch / Bonn. Institute for Photogrammetry and Remote Sensing, Vienna University of Technology.
• Nowak E., Nowak J., 1998. Pozyskiwanie danych przestrzennych z fotografii amatorskich dla rekonstrukcji obiektów zniszczonych. Mat. Międz. Konf. Nauk. "Ochrona i przetwarzanie danych", Ustroń.
• Nowak E., Nowak J., 2001. Building shape reconstruction on the basis of an amateur photograph. International Conference GIS Polonia 2001, Warszawa.
• Nowak E., Nowak J., 2005. Modelowanie układu pomiarowego amatorskiego cyfrowego aparatu fotograficznego. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, seria konferencyjna nr 114/45. Geoinformacja dla wszystkich, XIX JSG, Wrocław, 263-273.
• Nowak E., Nowak J., 2006. Aproksymacja kształtu obiektów trójwymiarowych wielomianami oraz NURBS - podejście niezawodnościowe. 85th Anniversary of the Faculty of Geodesy and Cartography, Warsaw University of Technology.
• Nowak J., 2002. Badanie niezawodnościowych własności technik fotogrametrycznych w aspekcie zastosowań inżynieryjnych. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska.
• McNeel R., (ed.), 2002. Rhinoceros - NURBS modeling for Windows, Users Guide.
• Tokarczyk R., Stanios I., 2004. Kalibracja cyfrowego aparatu fotograficznego z wykorzystaniem darmowej wersji programu Aerosys. Przegląd Geodezyjny Nr 6/2004.