Photogrammetric 3D Measurements Based on Immersive Panoramas

• Autorzy: Kwiatek K. , Tokarczyk R.

Identyfikatory

DOI

10.7494/geom.2018.12.4.55

Warianty tytułu

PL

Pomiary fotogrametryczne 3D na podstawie panoram imersyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the concept of photogrammetric measurements based on immersive video; i.e., video recorded by a mobile immersive camera. The camera records a series of 360° images, which is facilitated by the application of a few cameras whose perspective centers are at some distance from the common “virtual” perspective center. The aim of this article is to test the potential of panorama-based measurements and to analyze their accuracy. The article presents the immersive model geometry and the application of immersive imaging in a spherical model that is used in SfM software (e.g., Photoscan). The impact of immersive imaging parameters on the photogrammetric measurement accuracy was examined. The accuracy of panorama-based photogrammetric measurements depends on set sphere radius R and its relationship with the distance to the points of object D and location of the points on the individual images (expressed by angles ε and ξ). The article analyzes how the modification of sphere radius R and the radius of the masking circle influences the accuracy of the measurements based on immersive panoramas. The outcomes of this research indicate that the sphere radius R of the immersive panorama used in the photogrammetric measurements should be smaller than the average spatial reach of the survey points and the reduction of the masking circle lowers the number of mean errors on the ground control points. Immersive panoramas enable adjusting the sphere radius (R) depending on the distance to the object. However, it is difficult to find the right sphere radius for the entire recorded the scene.

PL

Artykuł przedstawia koncepcję pomiarów fotogrametrycznych z wideo imersyjnego, czyli wideo zarejestrowanego w ruchu przez kamerę imersyjną. Taka kamera rejestruje obrazy w zakresie 360° dzięki zastosowaniu kilku kamer składowych, których środki rzutów są oddalone od wspólnego „wirtualnego” środka rzutów. Celem artykułu jest analiza dokładności pomiarów wykonywanych na podstawie panoram imersyjnych. W artykule przedstawiono geometrię modelu imersyjnego, a także wykorzystanie obrazowania imersyjnego w modelu sferycznym, który jest stosowany w programie typu SfM (np. Photoscan). Zbadany został wpływ parametrów obrazowania imersyjnego na dokładność pomiaru fotogrametrycznego. Dokładność pomiarów fotogrametrycznych na podstawie panoram imersyjnych zależy przede wszystkim od przyjętego promienia sfery R i jego relacji z odległością do punktów obiektu D oraz od położenia punktów na zdjęciach składowych, wyrażanego przez kąty ε i ξ. W artykule przeanalizowano wpływ zmian promienia sfery R oraz wpływ zmian promienia koła maskowania na dokładność pomiarów na podstawie panoram imersyjnych. Z badań wynika, że promień sfery R panoramy imersyjnej wykorzystywanej do pomiarów fotogrametrycznych powinien być dobierany w taki sposób, aby był mniejszy niż średni zakres punktów pomiarowych, natomiast redukcja promienia koła maskowania zmniejsza błędy średnie na fotopunktach.

Słowa kluczowe

EN

panorama; immersive video; 360° video; Ladybug camera; spherical photogrammetry

PL

panorama; imersyjne wideo; wideo 360°; kamera Ladybug; fotogrametria sferyczna

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 12, no. 4
• Strony: 55--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kwiatek K.

• ArcelorMittal Poland, Automation, Industrial IT and Models, Kraków, Poland

autor

Tokarczyk R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Chair for Geoinformation, Photogrammetry and Remote Sensing, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Kwiatek K., Tokarczyk R.: Immersive photogrammetry in 3D modelling. Geomatics and Environmental Engineering, vol. 9, no. 2, 2015, pp. 51–62.
• [2] Barazzetti L., Fangi G., Remondino F., Scaioni M.: Automation in multi-image spherical photogrammetry for 3D architectural reconstructions. [in:] VAST 2010: The 11th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Intelligent Cultural Heritage ; the 8th EUROGRAPHICS Workshop on Graphics and Cultural Heritage ; Paris, France, September 21–24, 2010, The Eurographics Association, 2010, pp. 75–81.
• [3] d’Annibale E., Fangi G.: Interactive modeling by projection of oriented spherical panorama. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XXXVIII-5/W1, 2009, pp. 1682–1777.
• [4] d’Annibale E., Malinverni E.S.: From panoramic photos to a low-cost photogrammetric workflow for cultural heritage 3D documentation. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XL-5/W2, 2013, pp. 213–218.
• [5] Fangi G.: The Multi-image spherical Panoramas as a tool for Architectural Survey. CIPA Heritage Documentation, vol. 21, 2011, pp. 311–316.
• [6] Fangi G, Nardinocchi C.: Photogrammetric processing of spherical panoramas. The Photogrammetric Record, vol. 28, no. 143, 2013, pp. 293–311.
• [7] Wahbeh W.: Architectural Digital Photogrammetry: Panoramic Image-Based Interactive Modelling. University Sapienza of Rome, Italy 2011 [unpublished Ph.D. thesis].
• [8] Wahbeh W., Nardinocchi C.: Toward the Interactive 3D Modelling Applied to Ponte Rotto in Rome. Nexus Network Journal, vol. 17, no. 1, 2015, pp. 55–71.
• [9] Fujiki J., Akihiko T., Shotaro A.: Epipolar geometry via rectification of spherical images. [in:] Gagalowicz A., Philips W. (eds.), Computer Vision/Computer Graphics Collaboration Techniques: Third International Conference, MIRAGE 2007, Rocquencourt, France, March 28-30, 2007. Proceedings, Lecture Notes in Computer Science, vol. 4418, Springer, Berlin – Heidelberg 2007, pp. 461–471.
• [10] Ji S., Shi Y., Shi Z., Bao A., Li J., Yuan X., Duan Y., Shibasaki R.: Comparison of two panoramic sensor models for precise 3d measurements. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, vol. 80, no. 3, 2014, pp. 229–238.
• [11] Parian J.A.: Sensor modeling, calibration and point positioning with terrestrial panoramic cameras. Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich 2007 [dissertation].
• [12] Schmeing B., Läbe T., Förstner W.: Trajectory reconstruction using long sequences of digital images from an omnidirectional camera. [in:] Vorträge: 31. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF: 13. – 15. April 2011 in Mainz, Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V.: Geodaten – eine Ressource des 21. Jahrhunderts, Band 20, DGPF, Münster 2011, pp. 443–452.
• [13] Shi Y., Ji S., Shi Z., Duan Y., Shibasaki R.: GPS-supported visual SLAM with a rigorous sensor model for a panoramic camera in outdoor environments. Sensors, vol. 13, no. 1, 2012, pp. 119–136.
• [14] Point Grey Research Inc.: Geometric Vision using Ladybug Cameras. 2014, [on-line:] http://www.ptgrey.com/support/downloads/10400 [access: 12.03.2017].
• [15] Point Grey Research Inc.: Overview of the Ladybug Image Stitching Process. Technical Application Note TAN2008010. 2014, [on-line:] https://www.ptgrey.com/support/downloads/10378 [access: 15.03.2017].

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).