Creazione di una nuvola di punti fotogrametrica di un oggetto da fotografie distribuite, qui: Realizzare un modello 3D di costruzione accurato usando le immagini UAV?


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Esiste un modo per creare una nuvola di punti fotogrametrica da una serie di fotografie densamente distribuite di un oggetto?

Applicazione:

Sto cercando di indagare se la creazione di un modello 3D (nuvola di punti) all'esterno di un edificio dalle immagini UAV (Phantom 3 Pro) sarebbe una valida alternativa all'uso di uno scanner laser terrestre (TLS) per creare la nuvola di punti. L'UAV ha una fotocamera da 12 megapixel e GPS.

Lo scopo è far volare l'UAV intorno all'edificio catturando immagini a distanza relativamente ravvicinata e creando una nuvola di punti da un denso software di abbinamento delle immagini (si spera Pix4D). Il piano è quello di scattare le solite immagini di nadir e oblique guardando l'edificio, ma cercherò anche di volare a basse altezze e scattare foto diritte e oblique guardando le finestre, cornicioni ecc. Per provare a catturare il maggior numero possibile di dettagli.


Drone2Map di Esri è in beta. Fa proprio quello che stai descrivendo. Vale la pena dare un'occhiata. Puoi unirti alla beta se sei interessato e provarlo.
BlakeG,

Avrai dei punti di controllo a terra?
Kirk Kuykendall,

La fotocamera del Phantom 3 ha un obiettivo grandangolare, quindi non sono sicuro di quanto sia adatto per un'applicazione fotogrammetrica. D'altra parte devi assicurarti di avere molte sovrapposizioni tra le immagini, quindi è necessaria un'attenta pianificazione della missione e non ho familiarità con il software Phantom per sapere se questo è possibile o meno.
Techie_Gus,

Ottima domanda!
NetConstructor.com

Il modello deve essere georeferenziato? Questa funzione da sola ti limiterà a una manciata di software proprietari molto costosi, sebbene un'opzione gratuita di base sia ora disponibile per Linux. La maggior parte dei software gratuiti non supporta la georeferenziazione e i fornitori più noti offrono una versione economica del loro software di elaborazione, ma un fattore comune è - con il componente di georeferenziazione rimosso. Pix4D e simili dovrebbero essere facilmente in grado di fare ciò che si desidera fare, a un prezzo elevato.
Jakub Sisak GeoGraphics,

Risposte:


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Pix4D ha realizzato un progetto chiamato Chillon Project in cui hanno fatto esattamente quello che stai cercando di fare.

Ecco un link al loro progetto su YouTube .

Inoltre, non si sono limitati a fare affidamento solo sull'UAV per acquisire le immagini, ma hanno utilizzato le foto terrestri catturate utilizzando dispositivi portatili come Go Pro e Smart Phone.

I risultati sono davvero fantastici!


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L'ho già fatto con successo usando il Photosynth Toolkit ( http://www.visual-experiments.com/demos/photosynthtoolkit/ ), tranne che al posto di un drone stavo sporgendo la testa da un piccolo aereo per scattare foto del zona del centro di una piccola città. Puoi anche dare un'occhiata a Visual SFM ( http://ccwu.me/vsfm/ ); Non l'ho usato ma sembra essere un altro strumento per svolgere lo stesso compito.

Di recente ho anche ricevuto un drone e intendo utilizzare entrambe queste metodologie per lo stesso progetto. Pubblicherò alcuni esempi del progetto del photosynth toolkit quando ne avrò la possibilità.

EDIT: Ecco un esempio dell'output di Photosynth Toolkit (come visualizzato in MeshLab http://meshlab.sourceforge.net/ )

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Questi sono i dati della nuvola di punti (con informazioni sul colore) derivanti da una serie di foto aeree scattate dall'aereo. Ho raggruppato le immagini per concentrarmi sull'elaborazione della nuvola di punti per un blocco alla volta, motivo per cui un blocco è molto più denso degli altri.

Ecco la stessa nuvola di punti con una rete irregolare triangolata sovrapposta nella parte superiore. Non è perfetto, ma è una bella ricostruzione.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Quindi, in risposta alla tua domanda se utilizzare un UAV per generare dati di nuvole di punti sia una valida alternativa allo scanner laser terrestre: sì, lo è!

Tieni presente che le metodologie automatizzate per ricucire le foto non funzionano bene in ambienti di illuminazione ad alto contrasto; Se un lato dell'edificio è esposto alla luce del sole mentre l'altro è in ombra, potresti avere difficoltà a allineare le foto. Il momento migliore per scattare foto del genere è quando è coperto. Le nuvole aiutano a diffondere la luce solare rendendo l'illuminazione più uniforme / coerente.

Se la tua illuminazione è buona, puoi scattare foto a distanza relativamente ravvicinata per creare un set di dati di nuvole di punti molto dettagliato. Dalla TIN sopra puoi vedere che c'è una linea sul lato sinistro che sembra andare da terra allo spazio; è un valore anomalo che non è stato rimosso dal set di dati. Una cosa che dovresti esaminare è il metodo per livellare i dati della nuvola di punti / rimuovere i valori anomali, magari usando l'analisi del vicino più vicino.

Se stai scattando foto ravvicinate dell'edificio, potresti voler mettere degli obiettivi sull'edificio per aiutarti a mettere in relazione le foto tra loro. Se usi obiettivi, assicurati che ognuno di essi sia unico in modo che le foto non vengano abbinate nella posizione sbagliata e dovresti cercare di ottenere 2/3 obiettivi in ​​ciascuna foto. Se hai alcuni obiettivi sul terreno, puoi utilizzare le letture GPS su ciascuno di essi per georeferenziare il tuo set di dati della nuvola di punti, in modo che qualsiasi misura che prendi dall'edificio rappresenterebbe misure del mondo reale.

Se si desidera esaminare la georeferenziazione dei dati della nuvola di punti, consultare la guida pratica di Mark Willis ( http://palentier.blogspot.com/2010/12/how-to-create-digital-elevation-model.html ) . È un vecchio blog, ma la metodologia è buona.

EDIT2: Ultimo commento: assicurati di utilizzare una fotocamera senza troppe distorsioni. Ad esempio, la GoPro è una fantastica piccola fotocamera per mettere i droni, ma la notevole distorsione causata dall'obiettivo grandangolare elimina la possibilità di utilizzare la GoPro standard per progetti fotogrammetrici. Esiste una soluzione per questo problema, ma potrebbe essere necessario smontare la tua GoPro: http://www.peauproductions.com/collections/survey-and-ndvi-cameras

Peau Productions vende fotocamere GoPro modificate con obiettivi diversi che hanno una distorsione significativamente inferiore rispetto all'obiettivo fornito con la fotocamera. Vendono anche gli stessi obiettivi se sei pronto a modificare la tua fotocamera da solo.

EDIT: So che questa è una vecchia domanda, ma ho pensato di condividere OpenDroneMap, uno strumento open source per fare esattamente questo progetto http://opendronemap.org/


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Penso che un modo per farlo sia VisualSFM per fare la corrispondenza delle foto (più forte è la GPU meglio) e creare una densa nuvola di punti e MeshLab per creare un modello triangolato strutturato dalla nuvola di punti.

VisualSFM:

http://ccwu.me/vsfm/

http://ptak.felk.cvut.cz/sfmservice/websfm.pl?menu=cmpmvs (in particolare il sito "Tecnologia" e il documento a cui si fa riferimento)

MeshLab:

https://sourceforge.net/projects/meshlab/

Vedi per alcuni HowTo / applicazioni (anche UAV!):

https://www.youtube.com/watch?v=V4iBb_j6k_g

https://www.youtube.com/watch?v=wBKidr0e-XA

https://www.youtube.com/watch?v=-S7HeJvIKcs


Avendo effettivamente provato con successo questo approccio, posso condividere quanto segue; la curva di apprendimento è piuttosto ripida, Visual SFM ti porta fino a una nuvola di punti densa e è richiesta la scheda video GeForce. Non è davvero adatto per qualsiasi serio lavoro di telerilevamento in quanto non supporta la georeferenziazione. È anche estremamente lento e datato e non ci sono state uscite in pochi anni.
Jakub Sisak GeoGraphics,

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- https://www.mapsmadeeasy.com/point_estimator puoi usarlo per impostare un piano di volo per impostare le variabili su ciò che desideri assicurati di scegliere inspire / phantom 3 come videocamera nella parte inferiore, puoi esportare questo piano come kml per apm .

oppure, se sei più esperto, puoi utilizzare il software gis di tua scelta per creare un percorso di volo della griglia di kml per il caricamento su litchi nel passaggio seguente.

- https://flylitchi.com/ per la pianificazione del volo, carica il tuo kml sull'hub di missione da mapsmadeeasy assicurati di modificare l'altezza del volo, è davvero fluido e consente fantastiche missioni waypoint.

-Sai che puoi volare la tua missione con le impostazioni della telecamera di tua scelta

-post missione usa lightroom per correggere la distorsione (stessa distorsione di inspire 1) http://www.inspirepilots.com/threads/inspire-camera-lens-correction-profiles.1270/ , se salti questo passaggio i tuoi modelli di elevazione avranno una sorta di effetto concavo.

-per l'elaborazione di sfm, consiglierei anche di provare le mappe in modo semplice e ti permettono di usare gcp e usare un sistema basato su punti, punti gratuiti all'inizio e piccoli lavori sono gratuiti.


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Poiché il nocciolo della domanda era la ricostruzione 3D di un oggetto di grandi dimensioni utilizzando una serie di immagini acquisite con l'UAV, ci sono alcuni prodotti software che si occupano molto del compito. Sono Pix4D, PixProcessing, Agisoft, CapturingReality, ecc. Tutti sono perfettamente in grado di elaborare il set di foto al fine di ottenere un modello 3D dettagliato dell'oggetto che fornisce nuvole di punti e ortofoto per ulteriori calcoli o semplicemente un'esportazione del file in uno dei formati forniti. L'UAV dotato del GPS di qualità consumer potrebbe richiedere ulteriori specifiche dei dati delle coordinate se è necessario eseguire ulteriori misurazioni estremamente accurate. Pertanto, per fornire un'altissima precisione, è possibile utilizzare un dispositivo GPS professionale, e tale opzione consente una georeferenziazione estremamente accurata del modello ricostruito se vengono forniti dati di coordinate aggiuntivi per evitare che si verifichino errori dovuti allo spostamento globale. D'altra parte, se il geotagging e la georeferenziazione sono opzionali e non l'obiettivo del progetto, i dati GPS di Phantom forniscono informazioni sufficienti per procedere. Per riassumere, il software sopra citato è un'alternativa significativa per TLS.

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