Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale. Francesca Ceccaroni 106

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1 Francesca Ceccaroni 106

2 Francesca Ceccaroni 107

3 Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni 108

4 base mobile da aereo RIPRESE TRAMITE UAV UAV Aeromobile a pilotaggio remoto, conosciuto internazionalmente come UAV, acronimo di unmanned aerial vehicle che tradotto letteralmente significa veicolo aereo senza pilota (autonomo o pilotato t a distanza), è il termine con cui si definisce la categoria di veicoli che volano senza l'ausilio di un pilota a bordo. Vengono talvolta anche chiamati droni, italianizzando la parola inglese drone che significa "ronzio" per via del rumore prodotto. Francesca Ceccaroni 109

5 DRONI ALA ROTORE QUADRICOTTERO / ESACOTTERO Francesca Ceccaroni 110

6 DRONI ALA MAGGIORE AUTONOMIA (le ali hanno una loro portanza) POSSIBILITA DI COPRIRE AREE ESTESE ROTORE MAGGIORE CONTROLLO POSSIBILITA DI COPRIRE AREE DI DETTAGLIO ANCHE IN SPAZI RIDOTTI Francesca Ceccaroni 111

7 Dotazioni di bordo Unità di volo senza pilota: GPS Sistema Inerziale (IMU) stabilizzatore del volo e delle prese Camera digitale Computer di bordo A terra su pc: Telemetria (parametri di volo: quota di volo, stato delle batterie, andamento del vento) Live View = cosa vede la camera Francesca Ceccaroni

8 Camere fotografiche compatte pay load massimo di 1 kg circa Il carico incide sull autonomia di volo Francesca Ceccaroni 113

9 VOLO CON UAV VOLO PRE-PROGRAMMATO VOLO MANUALE OTTIMA CONOSCENZA DEI CRITERI DI BASE PER RILIEVO CON CARATTERISTICHE AEROFOTOGRAMMETRICHE: 1) COPERTURA ADEGUATA 2) RIDONDANZA DEI FOTOGRAMMI 3) ZENITH Francesca Ceccaroni 114

10 SCHEMA DI VOLO Francesca Ceccaroni 115

11 esecuzione del volo ricostruzione dell assetto spaziale dei fotogrammi determinazione delle coordinate tridimensionali dei punti oggetto del rilievo, elaborazione di modelli 3D digitali, it produzione di ortofoto t Francesca Ceccaroni 116

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13 Scelta del mezzo in funzione dell estensione dell area da rilevare da 1 ettaro a 20 ettari MULTICOTTERO da 20 ettari a 200 ettari UAV PLANANTE oltre 200 ettari VETTORE CON PILOTA Francesca Ceccaroni 118

14 ACCURATEZZA DI RICOSTRUZIONE 3D DA IMMAGINI SCATTATE TRAMITE DRONE 4 PIXEL IL PIXEL SUL MODELLO = GSD (GROUND SAMPLE DISTANCE) Francesca Ceccaroni 119

15 Ground Sample Distance GSD Pixel Size Distanza GSD = Distanza x Pixel Size Lunghezza Focale Lunghezza Focale Francesca Ceccaroni 120

16 Dove operare con drone Architetture isolate Siti archeologici Zone di interesse culturale Aree dove è possibile operare in sicurezza Rilievo di territorio, cave, frane Monitoraggio cantieri Francesca Ceccaroni 121

17 ESPERIENZE APPLICATIVE Francesca Ceccaroni 122

18 Integrazione di tecniche di ripresa per la generazione di un modello 3d completo del sito campione del Teatro Romano di Aosta Francesca Ceccaroni 123

19 Sito Archeologico Aosta Francesca Ceccaroni 124

20 Metodi utilizzati Rilievo di porzione di cavea Metodi utilizzati: i. Riprese fotografiche a mano libera con overlap 80% sia verticale sia orizzontale ii. Ripresa video da UAV: ripresa zenitale rispetto alla superficie da ricostruire iii. Rilievo topografico Francesca Ceccaroni info@menci.com 125

21 Dati Oggettivi del Rilievo 2 filmati da 5 min cad (30 frame/sec) 180 Foto da terra 20 punti di controllo Modello 3d da 49 milioni di punti Francesca Ceccaroni info@menci.com 126

22 UAV Francesca Ceccaroni 127

23 Go Pro HD Video Full HD 1920 x frame/sec Ottica Fisheye Francesca Ceccaroni info@menci.com

24 Canon 400 D Reflex 10 Mpix Ottica 18 mm Francesca Ceccaroni info@menci.com

25 1) Calibrazione geometrica Scatti in laboratorio su poligono premisurato 2) Calibrazione colorimetrica Scatti nelle condizioni di illuminazione tipiche del rilievo ad un campione di colore certificato Francesca Ceccaroni 130

26 CANON 400D CALIBRATION CERTIFICATE camera model 400D camera s/n nominal c 18 lens s/n date 19/05/2009 w 3888 h 2592 ps c ppx ppy k k k p p Francesca Ceccaroni info@menci.com 131

27 Immagine originale Francesca Ceccaroni 132

28 Immagine Controdistorta Francesca Ceccaroni 133

29 Trattamento del colore per le immagini Francesca Ceccaroni 134

30 Introduzione Profilo alle tecnologie Colorimetrico applicate allo studio della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni 135

31 Fase 1 Le immagini sono state acquisite in formato raw (formato dell'immagine grezza non trattata da alcun software della camera per ottimizzarne la visualizzazione) Così da consentire la possibilità di utilizzare algoritmi diversi di sviluppo Francesca Ceccaroni 136

32 Immagine Introduzione trattata alle tecnologie da sw applicate standard allo studio (da della raw evoluzione a jpg) ambientale Francesca Ceccaroni 137

33 Immagine normalizzata Introduzione alle tecnologie mediante applicate alloprofilo studio della colorimetrico evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni 138

34 Ricostruzione i del modello 1) Assemblaggio automatico dei fotogrammi (bundle adjustment) 2) Ricostruzione per correlazione automatica multi-immagineimmagine Francesca Ceccaroni 139

35 Creazione del lblocco Creazione del blocco: Compensazione in blocco di tutti i fotogrammi che appartengono all'acquisizione acquisizione. Su ciascun fotogramma vengono ricercati circa 2500 punti di interesse, che poi vengono confrontati e correlati con tutti i punti degli altri fotogrammi. Viene così realizzata una matrice di associazioni sulla quale è descritto come ogni fotogramma si associa agli altri. Queste associazioni vengono trasportate attraverso le varie immagini così da ottenere la massima molteplicità di collimazioni per ciascun punto. Tra tutti i fotogrammi viene prescelta la coppia di foto più idonea per l'innesco del calcolo di bundle adjustment Francesca Ceccaroni 140

36 NUVOLA DENSA Da questo modello e dall'orientamento dei fotogrammi si procede alla densificazione della nuvola di punti mediante processo di multi-image stereo matching. La generazione della nuvola è modulabile in termini i di risoluzione (densità dei punti) in funzione delle esigenze di utilizzo. Questa operazione, essendo di back office, non incide ovviamente sui tempi di lavoro di campagna di rilievo in situ. Francesca Ceccaroni 141

37 Menci Introduzione Nuvola Software alle densa: tecnologie applicate pt/mq allo studio della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni

38 Menci Introduzione Nuvola Software alle densa: tecnologie applicate 1pt ogni allo studio 4mm della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni

39 Menci Introduzione Software alle Nuvola tecnologie applicate densa allo studio della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni

40 SITE MANAGER Francesca Ceccaroni 145

41 Menci Introduzione Software alle tecnologie Misure applicate allo studio della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni

42 Menci Introduzione Software alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale Francesca Ceccaroni 147

43 Francesca Ceccaroni 148

44 MENCI REM SERVICE Francesca Ceccaroni 149

45 Servizio di mapping 3d (REM) Web service per la realizzazione di mappe 3d ad altissima risoluzione mediante immagini a bassa quota. Francesca Ceccaroni 150

46 Francesca Ceccaroni 151

47 Prodotti del servizio 1. Modello 3d a nuvola di punti 2. Ortofoto 3. DSM (modello del terreno denso) Francesca Ceccaroni 152

48 Rispe tradizi tto all ionali e tecn (topo niche grafia di rilie a o las evo ser) Vantaggio Competitivo Il servizio REM per la mappatura 3d fotografica è: Ha una risoluzione ed un dettaglio migliore Fornisce una nuvola con omogeneità iàdella distribuzione dei punti Essendo le prese zenitali non crea zone lacunose (ombre) Offre immediatamente una nuvola di punti con colori naturali Non mette a rischio l operatore, si opera in sicurezza Grande risparmio di tempo in fase di rilievo Tutte le zone possono essere documentate anche quelle inagibili da terra Rapidità di intervento e di restituzione del risultato Accuratezza Ripetibilità e oggettività nel monitoraggio Francesca Ceccaroni 153

49 Esperienze di modellazione 3d a bassa quota utilizzando immagini catturate mediante UAV Francesca Ceccaroni 154

50 VEIO sito archeologico Vettore: MICRODRONES Camera: Pentax GSD: 15 mm Francesca Ceccaroni

51 Sito Archeologico PAVA Francesca Ceccaroni 156

52 Sito Archeologico PAVA : DEM Francesca Ceccaroni 157

53 VEIO sito archeologico Vettore: MICRODRONES Camera: Pentax GSD: 8 mm Francesca Ceccaroni 158 info@menci.com 158

54 VEIO Francesca Ceccaroni 159

55 Dettaglio Francesca Ceccaroni 160