Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura Università degli Studi di Udine

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1 LA COMPARAZIONE LOW-COST VS HIGH-COST 3D MODELING SYSTEMS: UN PROBLEMA MAL POSTO? Primi risultati di un test Autodesk 123D Catch vs laser scanning Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura Università degli Studi di Udine LOW-COST VS HIGH-COST 3D MODELING SYSTEMS LOW-COST SYSTEMS: low-cost (hardware e software) semplicità di utilizzo elevata automazione bassa (?) precisione ed accuratezza precisione accuratezza HIGH-COST SYSTEMS: high-cost (hardware e software) complessità di utilizzo limitata automazione alta precisione ed accuratezza ϑ valore vero µ valore stimato HIGH-COST 1 - preciso ed accurato 2 - preciso ed inaccurato 3 - impreciso ed accurato 4 - impreciso ed inaccurato LOW-COST? 2 1

2 PRECISIONE ED ACCURATEZZA DEI LOW-COST IMAGING 3D SYSTEMS dipendono dalla combinazione (non lineare!) di diversi fattori: parametri fotogrammetrici: il tipo di camera ( metrica, semi-metrica o non metrica ), la lunghezza focale (e la distorsione caratteristica), il numero di immagini, il ricoprimento e l angolazione fra le immagini, la scala delle immagini ( media e varianza ), (la risoluzione delle immagini) geometria degli oggetti rilevati: oggetti 2,5D problema mal posto? oggetti 3D oggetti 3,5D radiometria degli oggetti rilevati: presenza di tessitura presenza di zone d ombra Ipotesi di base: il sistema high-cost ha precisione ed accuratezza migliori di almeno 10 1 : posizione 3D high-cost posizione 3D low-cost errore 3D low-cost in realtà il confronto avverrà fra: problema mal svolto? DSM high-cost DSM low-cost errore low-cost 3 IL TEST: FACCIATA DEL TEMPIO OSSARIO DI UDINE Rilievo laser scanning terrestre (TLS) con Riegl Z390i integrato con camera metrica Nikon D200 distanza media 40 m: passo angolare 0,12 (panorama 2 M punti) passo medio 8 cm 4 2

3 HIGH-COST TIN DSM DA TLS con gli stessi punti, il DSM dipende dai parametri utilizzati (Catalano, Quelli della notte 1985) 5 HIGH-COST GRID DSM DA TLS con gli stessi punti, il DSM dipende dai parametri utilizzati (Catalano, Quelli della notte 1985) 6 3

4 GRID VS TIN HIGH-COST DSM DA TLS...ma la differenza può essere trascurata in questo contesto... 7 CARATTERISTICHE DI AUTODESK 123D CATCH tipo di software: free software della Autodesk cloud processing software (web service) tipo di immagini: utilizzo di immagini qualsiasi focali diverse / stessa focale focale approssimata / focale calibrata funzioni di orientamento: image-based modeling (fotomodellazione) orientamento interno/relativo simultaneo e completamente automatico (black box) mediante image matching su punti omologhi completamente automatico migliorabile manualmente su punti omologhi ( Check manual points ) orientamento assoluto del modello 3D mediante inserimento di una distanza nota ( Define reference distance ) funzioni di modellazione: image modeling completamente automatico (simultanea o successiva all orientamento) image texturing completamente automatico (con fusione delle immagini) 8 4

5 ELABORAZIONI CON 123D CATCH (1/6) 8 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 20 m di distanza utilizzo delle 3 immagini selezione, senza imporre la focale: nessun risultato! 9 ELABORAZIONI CON 123D CATCH (2/6) 8 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 20 m di distanza 3 immagini imponendo 20 mm come valore iniziale: risultato non del tutto soddisfacente 10 5

6 ELABORAZIONI CON 123D CATCH (3/6) 8 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 20 m di distanza 3 immagini imponendo 20 mm come valore fisso: risultato scadente! peggio di prima!!! 11 ELABORAZIONI CON 123D CATCH (4/6) 8 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 20 m di distanza 8 immagini senza imporre la focale o 20 mm come valore iniziale: nessun risultato! 8 immagini imponendo 20 mm come valore fisso: risultato scadente! valutazione dell efficacia (0/1) o dell efficienza (%)? 12 6

7 ELABORAZIONI CON 123D CATCH (5/6) 5 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 40 m di distanza (1 pixel 1 cm) vs precedenti 8 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 20 m di distanza 13 ELABORAZIONI CON 123D CATCH (6/6) 5 immagini con Nikon D200 c = 20 mm (calibrata) da circa 40 m di distanza (1 pixel 1 cm) miglior risultato ottenuto scalatura del modello 3D con reference distance pari a 20,00 m 14 7

8 DSM 123D CATCH VS DSM TLS (1/4) è un problema di surface matching risolto mediante metodo ICP con il tool Align di Meshlab (ISTI-CNR) l errore residuo (distanza) medio è un indice della somiglianza fra i due DSM: 6,1 cm N.B. non viene stimata la correttezza del DSM 123D Catch 15 DSM 123D CATCH VS DSM TLS (2/4) N.B.. la distanza fra i due DSM non è univocamente definita 16 8

9 DSM 123D CATCH VS DSM TLS (3/4) N.B.. la distanza fra i due DSM non è univocamente definita 17 DSM 123D CATCH VS DSM TLS (4/4) 48% del DSM 123D Catch si trova entro una distanza di ± 5 cm dal DSM TLS 18 9

10 CONSIDERAZIONI FINALI (1/3) LOW-COST VS HIGH-COST 3D MODELING SYSTEMS 0 1 m 19 CONSIDERAZIONI FINALI (2/3) LOW-COST COST VS HIGH VS HIGH-COST 3D MODELING SYSTEMS COST 3D MODELING SYSTEMS PROPOSTA DI UN TEST RIGOROSO DI COMPARAZIONE, COME IL CIPA TEST DEL

11 CONSIDERAZIONI FINALI (3/3) LOW-COST COST VS HIGH VS HIGH-COST 3D MODELING SYSTEMS COST 3D MODELING SYSTEMS PROPOSTA DI UN TEST RIGOROSO DI COMPARAZIONE, COME IL CIPA TEST DEL 1993 CHE PORTI ALLA DEFINIZIONE DI REGOLE PER LA MODELLAZIONE 3D LOW-COST 21 11