DOCENTE laura taffurelli. Laboratorio di Progettazione 2- Corso integrato di Topografia e rilevamento A.A. 2017/18

Transcript

1 P R O G E T T O P R E S E F O T O G R A F I C H E DOCENTE laura taffurelli

2 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA Per un eseguire un corretto progetto di presa bisogna considerare diversi parametri che derivano dalla semplificazione geometrica della fotografia a una prospettiva centrale. c D L S : L T = c : D = 1 : n L S = parte sensibile del sensore L S L T L T = ricoprimento a terra (o sull oggetto) D = distanza di presa c = distanza principale (lunghezza focale) 1/n = scala del fotogramma A seconda delle informazioni in possesso, è possibile calcolare i vari fattori in modo da stabilire le fasi di acquisizione e i risultati che si vogliono ottenere

3 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA Conoscendo i parametri dell orientamento interno (distanza principale, posizione del punto principale, distorsioni dell obiettivo) derivanti dal processo di calibrazione della camera fotografica, e le dimensioni del sensore, è possibile calcolare: il ricoprimento delle prese sull oggetto a una data distanza la scala di restituzione e la scala del fotogramma Il GSD (ground sample distance), la risoluzione del pixel sull oggetto Il numero di prese e la base tra di esse

4 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA Noti i parametri della camera al variare della distanza variano la scala del fotogramma (e di restituzione) e il ricoprimento sull oggetto L S : L T = c : D = 1 : n Se si stabilisce una scala di restituzione viene posto un vincolo che permette la determinazione degli altri fattori, in particolare a quale distanza mettersi dall oggetto per ottenere un rilievo fotografico che rispetti la risoluzione minima necessaria a quella scala ORIENTAMENTO INTERNO E DIMENSIONI CCD NOTI D

5 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA Il ricoprimento a terra del pixel sensore convenzionalmente dovrebbe essere pari almeno a ½ ½ e.g. (alla scala di restituzione prestabilita) Δx= DIMENSIONE PIXEL y/2 L sy j y x/ x i L Sx Distanza principale =c GSD = Δx : GSD = c: D La dimensione del pixel Δx è data dalla dimensione del sensore, L SX, L SY e dal numero di pixel Distanza di presa = D = D * (Δx/ c) /2 GSD La proiezione del pixel a terra determina la risoluzione dell immagine e permette di calcolare il ricoprimento sull oggetto

6 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA L T = GSD * N PIXEL SENSORE c D Ricoprimento a terra del Sensore CCD L S L T L S : L T = c : D D = c * L T /L S La distanza viene calcolata dopo aver deciso la scala di restituzione del rilievo e noti i parametri della camera fotografica

7 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA Nel caso in cui si debba stare a una distanza dall oggetto diversa da quella calcolata per la restituzione ad una precisa scala, a causa di condizioni esterne (strada troppo stretta, traffico veicolare, dislivelli, corsi d acqua, ecc) è possibile applicare la solita formula L S : L T = c : D c D dove le incognite da calcolare saranno: -il ricoprimento a terra, LT L S L T -la scala del fotogramma, 1/n -la scala di restituzione approssimata.

8 PROGETTO PRESA FOTOGRAMMETRICA IN ASSENZA DI UNA CALIBRAZIONE INTERNA DELLA CAMERA, che consente di conoscere esattamente le caratteristiche intrinseche della stessa è possibile utilizzare/ricavare dei valori approssimati per progettare le prese di un rilievo fotogrammetrico La distanza calcolata rispetto ad una scala di restituzione sarà quella massima da tenere affinchè l immagine ripresa abbia la risoluzione minima necessaria

9 TABELLA DATI DELLA CAMERA E DI PRESA Compilare la seguente tabella di comparazione permette di avere tutti i dati necessari per progettare un rilievo fotogrammetrico ed acquisire immagini che abbiamo la risoluzione minima necessaria per un risultato ottimale Le scale di restituzione da considerare dovranno essere: 1/20; 1/50; 1/100 Sarà inoltre utile calcolare i vari parametri con distanze prestabilite come dato di partenza (dove la scala di restituzione ecc, sono da determinare): 5; 10 ;15 metri SCALA DI RESTITUZIONE DISTANZA CAMERA / OGGETTO DATI CAMERA FOTOGRAFICA DIM SENSORE FOCALE DIM PIXEL L SX L SY C Δx RICOPRIMENTO SULL OGGETTO L TX L TY GDS SCALA FOTOGRAMMA 1/N

10 DIMENSIONE DEL SENSORE Ls Nelle specifiche tecniche fornite dal costruttore sono generalmente indicati il numero dei pixel del sensore e la dimensione in mm del sensore, Ls

11 CALCOLO LT RISPETTO A DISTANZE PRESTABILITE Per calcolare il ricoprimento sull oggetto della mia presa fotografica a distanze prestabilite (5,10, 15 m ) basta: Fotografare un metro estensibile posto a ridosso di una parete di cui è possibile leggere chiaramente la dimensione mettendosi alla distanza di m (l importante è che si veda bene e per intero il metro) Il metro estensibile utilizzato può essere lungo 2m

12 CALCOLO LT RISPETTO A DISTANZE PRESTABILITE In un programma di elaborazione immagini (es.photoshop) si misura la dimensione in pixel del metro fotografato con una selezione rettangolare Esempio GSD= 2000mm / 2214 pixel= 0,903mm Calcolare il ricoprimento sull oggetto Lt Lt= 0,903 mm x 8050 pixel= 7271,90mm =7,272 metri metro (es.2metri) W Lunghezza W in pixel del metro

13 CALCOLO LA DISTANZA FOCALE APPROSSIMATA DELLA CAMERA, C Nelle camere reflex, la distanza focale approssimata è quella propria dell obiettivo utilizzato (si lascia lo zoom tutto indietro e si utilizza la distanza focale con maggior ricoprimento possibile) es. obiettivo mm utilizzo la distanza focale 18mm In questo caso C è noto Nelle camere amatoriali compatte difficilmente si conosce la distanza focale c Per calcolare la distanza focale in modo approssimato e poter quindi successivamente determinare gli altri parametri del progetto di presa alle diverse scale, devo applicare la formula con la Lt calcolata alle distanze note: c D c = (Ls x D)/Lt L S L T

14 CALCOLO LA SCALA DEL FOTOGRAMMA 1:n ALLE DISTANZE NOTE Ora calcolo la scala del fotogramma alle distanze note 5, 10, 15 metri c D 1 : n = c/d L S L T e la scala di restituzione relativa, ricordando che esiste un rapporto di relazione ottimale (dato dall esperienza)tra le due pari a : Scala del fotogramma 1:n = 5 x scala di restituzione

15 CALCOLO LT RISPETTO ALLE SCALE DI RAPPRESENTAZIONE PRESTABILITE Successivamente posso calcolare il GSD alla scale di riferimento prestabilite Le scale di restituzione da considerare sono: 1/20; 1/50; 1/100 Il GSD, ricoprimento sull oggetto del pixel sensore, convenzionalmente dovrebbe essere pari almeno a ½ e.g. (alla scala di restituzione prestabilita) GSD alla scala 1:50 = 10mm/2= 5mm Ora calcolo il ricoprimento a terra Lt alla scala prescelta LT= GSD CALCOLATO X N PIXEL SENSORE Calcolo successivamente i ricoprimenti alle altre scale 1:20, 1:100

16 CALCOLO D E 1:n RISPETTO ALLE SCALE DI RAPPRESENTAZIONE SCELTE c D L S L T L S : L T = c : D =1:n D =(Lt x c) /Ls 1:n =c/d Ora si può determinare nuovamente la distanza rispetto alle scale prestabilite, conoscendo la dimensione del sensore Ls, il ricoprimento Lt (1:20, 1:50, 1:100) e la distanza focale precedentemente calcolata In ultimo calcolo la scala del fotogramma 1:n rispetto alle distanze calcolate alle scale di restituzione prestabilite

17 CALCOLO DELLE BASI DI PRESA Per assicurare la stereoscopia tra un fotogramma e l altro e determinare il numero di fotografie da scattare per ricoprire interamente l oggetto, calcolo la base di presa valida per la presa classica parallela con sovrapposizione del 60% tra fotogrammi Modello stereoscopico Ft sx Ft dx Sovrapposizione stereoscopica Base di presa = Distanza di presa 4 Distanza di presa strisciata Ft 1 Ft 2 Ft 3 Ft 4 Base di presa