Il metodo fotogrammetrico

Transcript

1 Il metodo fotogrammetrico La fotografia costituisce un supporto fondamentale per tutte le operazioni di rilievo che si accompagna a tutte le fasi di acquisizione dei dati. In molti casi la fotografia costituisce essa stessa un documento utile in quanto è possibile derivare dall immagine fotografica alcune informazioni per la determinazione metrica degli elementi. Ciò è possibile nei casi in cui la fotografia venga scattata facendo attenzione a porre il piano della pellicola in modo del tutto parallelo all elemento di interesse, cercando inoltre di far sì che l asse della macchina fotografica risulti orizzontale. Diversamente il dato fotografico può essere utilizzato solo come supporto figurativo ed è il caso ad esempio del rilievo del degrado dove il supporto fotografico costituisce un utile strumento di lavoro. 1

2 Mantenendo il piano della pellicola parallelo al piano della rappresentazione si conserva la proporzionalità tra le varie misure. In molti casi ci si può avvalere di un sistema metrico da inserire nella fotografia a cui riferire le dimensioni delle singole parti. Ad esempio, nel rilievo archeologico, per il rilievo delle murature è possibile utilizzare un telaio costituito da una maglia quadrata di dimensioni note a cui riferire la zona interessata. La fotogrammetria è la scienza che consente di ottenere informazioni affidabili di oggetti fisici e dell ambiente circostante mediante processi di registrazione, misura e interpretazione delle immagini fotografiche e digitali formate dall energia elettromagnetica radiante e da altri fenomeni fisici. [Manual of Photogrammetry, ASPRS, 1980] La fotogrammetria è la scienza che consente di estrarre informazioni da immagini e di presentarle all utente in modo efficace. [PE&RS, 1999] Insieme dei processi di utilizzazione di prospettive fotografiche centrali nella formazione di cartografie topografiche e nella documentazione architettonica Albrecht Meyendahuer

3 Aerea FOTOGRAMMETRIA Terrestre Close-range fotogrammetria dei vicini Attraverso l immagine fotografica METRICA è possibile avere informazioni sia quantitative (stereometria, morfologia, geometria) che qualitative (materia, cromatismi, degradi) sul manufatto architettonico studiato Il rilievo fotogrammetrico viene utilizzato: per rilievi di elevata precisione; per recepire una grande quantità di informazioni; per rilievi di grandi dimensioni o in presenza di notevole complessità di forme architettoniche; nel rilievo urbano, per il rilievo di prospetti di edifici. Il rilievo aerofotogrammetrico viene utilizzato per il rilievo delle coperture e di andamenti planimetrici. 3

4 La storia della fotogrammetria è legata, nei suoi principi teorici, alla storia della geometria descrittiva, in particolar modo alla teoria della prospettiva; nella sua applicazione è legata alla storia dell ottica, della fotografia e alle relative scoperte tecnologiche Fotogrammetria monoscopica: utilizza il singolo fotogramma (prospettiva) da cui ricava a ritroso la proiezione ortogonale di tipo bidimensionale, parallela alla superficie inquadrata Fotogrammetria stereoscopica o stereofotogrammetria: sfrutta il principio della stereoscopia e utilizza due (min) fotogrammi ripresi da due punti differenti ma con una certa sovrapposizione (60%) in modo da ricavare misure tridimensionali dell oggetto. Stereoscopia Il processo fisiologico della visione si fonda sul fatto che i due occhi esplorano il campo visivo da due punti di vista diversi, dando luogo a due immagini leggermente differenti. Ciò dà luogo alla visione stereoscopica che consente di cogliere la profondità, bene avvertita da vicino, praticamente nulla quando la visione stereoscopica si trasforma in monoculare. All'infinito infatti i due raggi sono meno convergenti e la parallasse angolare (angolo che si forma tra i due raggi visivi) è quasi nulla. La percezione della profondità può verificarsi anche esaminando due fotografie scattate da un punto di vista leggermente diverso purchè soddisfino le seguenti condizioni: - gli assi di proiezione devono essere nello stesso piano; - il rapporto tra la distanza dei due punti di vista e la distanza dall'oggetto deve essere 0,25-0,30; - le immagini devono essere nella stessa scala. 4

5 La fotografia da un punto di vista ottico proiettivo è assimilabile ad una proiezione centrale dell oggetto fotografato Una proiezione centrale è ottenuta proiettando i punti dell oggetto su un piano (quadro) da un punto esterno ad esso (centro di proiezione). I punti di intersezione con il quadro costituiscono le proiezioni o immagini dei punti dell oggetto. nel caso dell immagine fotografica Il piano di proiezione = piano dell emulsione fotografica (pellicola) Il centro di proiezione = punto dell obiettivo della macchina fotografica Le rette proiettanti = raggi luminosi che hanno formato l immagine fotografica 5

6 L insieme dei raggi luminosi che, passando attraverso l obiettivo, forma l immagine fotografica, costituisce un fascio di raggi la cui forma dipende dalle CARATTERISTICHE GEOMETRICHE della camera, ossia dagli elementi di ORIENTAMENTO INTERNO della camera fotografica Distanza focale Distanza, misurata lungo l asse ottico, fra l obiettivo ed il piano focale (piano perpendicolare all asse dell obiettivo sul quale si formano le immagini dei punti dell oggetto) Punto principale Distorsione radiale Calibratura La distanza focale determina l ampiezza del fascio di raggi che forma l immagine fotografica (minore è la distanza focale, maggiore è l ampiezza del fascio di raggi, maggiore è l aberrazione prospettica) Punto principale Piede della perpendicolare condotta dall obiettivo al piano focale. Esso determina la posizione del piano di proiezione rispetto al centro di proiezione 6

7 Distorsione radiale L obiettivo di una qualsiasi camera fotografica non è mai privo di difetti alcuni di questi agiscono sulla qualità dell immagine, altri sulla geometria e quindi sulle misure che devono essere prelevate. La distorsione produce uno spostamento dell immagine di un punto rispetto alla posizione che tale immagine avrebbe assunto se l obiettivo fosse stato corretto. Nelle applicazioni fotogrammetriche viene presa in considerazione soltanto la componente nella direzione radiale. distorsione a barilotto distorsione a cuscinetto Funzionamento della camera fotografica 7

8 8

9 Relazioni intercorrenti tra l oggetto, il fotogramma negativo e il fotogramma positivo Camere metriche Monocamera: metriche, semimetriche o non metriche. Nella camera metrica viene garantito che: l obiettivo sia esente da distorsioni; l asse ottico sia perpendicolare al piano della pellicola; l asse ottico si trovi in posizione nota rispetto al centro del fotogramma. Il fuoco della pellicola è generalmente fisso e di lunghezza nota così da conoscere sempre la distanza principale (parametri dell orientamento interno). Le macchine metriche garantiscono l'assoluta planarità della lastra (le misure vanno prese sul fotogramma: è dunque opportuno che sia assolutamente indeformato il piano della pellicola). La messa in stazione dello strumento è analoga a quella degli strumenti topografici. 9

10 Camere metriche: la posizione del punto principale è contassegnata per ciascun fotogramma, da appositi indici o marche di riferimento che vengono riprodotte sugli stessi fotogrammi. Le rette congiungenti gli indici opposti del quadro si intersecano nel punto principale. Le camere metriche si dividono in: camere per prese terrestri (semimetriche, camere non metriche e bicamere); camere per prese aeree - funzionamento automatico a ripetizione - distanza principale calibrata. Camere semimetriche: presentano una sottilissima lamina di vetro con inciso un reticolato di precisione che viene posizionata sul piano focale della macchina fotografica davanti e a diretto contatto con la superficie sensibile. Le macchine riportano sul fotogramma una serie di crocette che consentono di ricostruire un reticolo di misure note, che quindi consentono di risalire alla deformazione del fotogramma. La prima restituzione fotogrammetrica fu eseguita dal colonnello francese Aimé Laussedat per il rilevamento architettonico e per la compilazione di una mappa topografica della città di Parigi utilizzando fotografie riprese dai tetti degli edifici nel Gli studi eseguiti e i notevoli contributi originali alla nuova tecnica di rilievo gli valsero il titolo di padre della fotogrammetria. Dalla seconda metà del XIX secolo la ricerca si volse alla progettazione di strumenti idonei alla restituzione di fotogrammi aerei e terrestri basati su soluzioni di tipo ottico e meccanico (restitutori analogici): Scheimpflug, Von Orel, Pulfrich, Von Gruber, Wild, Nistri, Santoni, Hotine, Deville non sono che alcuni tra i più famosi studiosi che consentirono lo sviluppo della tecnica fotogrammetrica in questo periodo. Negli anni 80 si inizia a parlare di fotogrammetria digitale. 10

11 Fotogrammetria stereoscopica o Stereofotogrammetria (superfici continue con una tridimensionalità accentuata (volte, prospetti barocchi, statue, fontane) La ripresa avviene da due o più punti di vista; in genere si usano le bicamere (metriche o semimetriche) o le camere da presa aerofotogrammetriche; per restituire ci si serve di una coppia di fotogrammi; La restituzione è tridimensionale. Viene utilizzata per la fotogrammetria terrestre e per la fotogrammetria aerea. Fotogrammetria monoscopica o da immagine singola chiamata anche: Restituzione prospettica, raddrizzamento fotogrammetrico, fotoraddrizzamento Viene utilizzata nel caso in cui si abbiano superfici piane o scomponibili in più superfici piane La ripresa avviene da un solo punto di vista; si usa la monocamera (metrica o semimetrica); per restituire si usa una sola immagine fotografica; la restituzione è sul piano bidimensionale. Viene utilizzata per: supporto al rilievo, proporzioni, degrado. 11

12 Fotogrammetria monoscopica o da immagine singola METODO GRAFICO attraverso la GEOMETRIA DESCRITTIVA Immagine fotografica = proiezione centrale = prospettiva Per estrapolare informazioni metriche da una prospettiva si devono determinare gli elementi notevoli che la definiscono in modo tale che procedendo in maniera inversa da una prospettiva si possano ritrovare le proiezioni ortogonali degli oggetti ivi rappresentati 12

13 Gli elementi che definiscono una prospettiva Si ricercano gli elementi notevoli che maniera univoca la proiezione centrale: definiscono in fuga dei piani orizzontali fuga dei piani verticali punto principale e distanza PV rappresentata dal cerchio fondamentale angoli fra i piani presenti nel fotogramma angolo determinato da rette non orizzontali con il piano orizzontale rette delle tracce dei piani presenti nel fotogramma ribaltamento dei vari piani individuati vere grandezze degli elementi che costituiscono l oggetto preso in considerazione 13

14 Si usa il metodo del ribaltamento a ritroso: definiti gli elementi notevoli è possibile operare sui singoli PIANI tramite operazioni di sezione e proiezione al fine di determinare le vere dimensioni e le proiezioni ortogonali degli oggetti di interesse. METODO DELLA TRASFORMAZIONE OMOGRAFICA OTTICO MECCANICO ANALITICO-DIGITALE Si tratta di una delle applicazioni non convenzionali della fotogrammetria che ha recentemente conosciuto un rapido sviluppo: quella dei fotopiani e dei fotomosaici. Viene effettuata una TRASFORMAZIONE su di un piano dell immagine fotografica, che porta questo piano dalla sua configurazione prospettica alla sua proiezione ortogonale. 14

15 Attraverso questa trasformazione l immagine fotografica mantiene inalterate le sue caratteristiche qualitative, la sua densità di informazioni e può essere riprodotta in scala come se fosse una rappresentazione grafica architettonica del piano medesimo. Tale processo viene definito con diverse terminologie: raddrizzamento di prese inclinate restituzione fotogrammetrica con applicazione dell omografia trasformazione omografica raddrizzamento fotogrammetrico ortogonalizzazione trasformazione prospettica 15

16 La trasformazione che sta alla base di questo processo è definita in geometria descrittiva come: RESTITUZIONE FOTOGRAMMETRICA con applicazione DELL OMOGRAFIA - L OMOGRAFIA è una corrispondenza biunivoca fra 2 piani. Difatti due piani risultano essere omografici quando agli elementi geometrici dell uno corrispondono quelli dell altro; ad ogni punto ed a ogni retta dell uno corrispondono un punto ed una retta dell altro. Se le rette congiungenti i punti corrispondenti dei 2 piani convergono in un punto l omografia prende il nome di prospettività (come nel caso dell immagine fotografica). Trasformazione fra due spazi piani governata da 8 parametri. Gli 8 parametri sono le coordinate bidimensionali X, Y di 4 punti opportunamente scelti e tali che non ve ne siano 3 allineati. I due piani sono rappresentati dal piano ripreso in fotografia e dalla sua immagine trasformata in proiezioni ortogonali. 16

17 La trasformazione omografica è una trasformazione PIANA ed è finalizzata alla sola determinazione di misurazioni bidimensionali di elementi appartenenti al piano trasformato. Per eseguire il RADDRIZZAMENTO di una determinata immagine è necessaria la conoscenza di 8 parametri che definiscono la relazione omografica fra il piano dell immagine fotografica originaria e quello dell immagine raddrizzata. Ossia: è necessario conoscere le due coordinate X e Y di almeno 4 punti dell oggetto opportunamente disposti sull immagine da raddrizzare espresse nel SR oggetto (appoggi) e facilmente individuabili nel sistema di riferimento immagine (mire) Questa operazione può essere condotta secondo 2 metodologie con strumentazione ottico-meccanica (raddrizzatori) per via analitica operando su immagini digitali 17

18 IL METODO OTTICO-MECCANICO Viene realizzato mediante uno strumento detto RADDRIZZATORE (8 sistemi di regolazione e movimentazione - tanti quanti sono i parametri che regolano l omografia) che attraverso un apparato OTTICO- MECCANICO trasforma l immagine fotografica in una nuova immagine fotografica raddrizzata dove il piano prescelto per la trasformazione non appare più affetto da convergenze prospettiche. La fotografia viene proiettata su un piano di proiezione inclinabile in ogni direzione. In questo modo si otterrebbe un immagine non perfettamente a fuoco in ogni sua parte. Affinchè l immagine si mantenga a fuoco lungo tutta la sua estensione, qualunque sia l inclinazione del piano di proiezione deve essere realizzata la condizione di Scheimpflug Inclinando il piano di proiezione l immagine proiettata viene deformata in modo da adattarla perfettamente sui punti noti 18

19 IL METODO ANALITICO CON IMMAGINI DIGITALI Si basa sulla formulazione matematica della trasformazione omografica con algoritmi derivanti dalle regole della geometria analitica dello spazio. E possibile applicare detti algoritmi ad ogni elemento di una matrice di punti costituente l immagine numerica in formato raster che si vuole trasformare, ed ottenere così una nuova immagine sempre digitale adatta per ogni successiva elaborazione 19

20 AMBITI E LIMITI DI APPLICAZIONE Condizione di VISIBILITA (la porzione di piano da rilevare deve essere ben visibile nelle immagini fotografiche) Condizione di ACCESSIBILITA (per avere dei risultati attendibili è necessario rilevare punti significativi appartenenti al piano che si vuole rilevare) Condizione di PLANARITA (le superfici da documentare devono essere PIANE o assimilabili a tali poiché la trasformazione omografica è una trasformazione piana, non è possibile fare il raddrizzamento di facciate riccamente decorate e con elementi architettonici in rilievo) AMBITI DI APPLICAZIONE La densità delle informazioni sull oggetto da rilevare risulta essere elevata e difficilmente rilevabile direttamente Notevole importanza storico artistica di superfici da documentare nel loro stato di conservazione Le superfici da documentare siano molto estese ed è sufficiente dare delle informazioni metriche approssimative Quando ci sia difficoltà di accesso ma sia comunque possibile avere buona visibilità per le riprese e venga eseguito un rilievo strumentale Quando si disponga di materiale fotografico antico riferito a situazioni pregresse che siano in parte o totalmente variate 20

21 REALIZZAZIONE DELLE OPERAZIONI PRELIMINARI PER PROCEDERE AD UN RADDRIZZAMENTO FASE DI PROGETTO E necessario programmare il rilievo valutando tutti gli aspetti relativi al lavoro di campagna, in particolar modo capire quante e quali riprese si dovranno effettuare in funzione dell angolo di campo della camera fotografica a disposizione e della sua risoluzione il numero di prese e la loro posizione è funzione anche dell accessibilità dei punti di controllo: è necessario avere ALMENO 4 punti ben distribuiti sull immagine il numero di prese determina la densità di informazione FASE DI RIPRESA E importante scattare delle buone immagini fotografiche. CONDIZIONI DI RIPRESA (luce a favore, giornate coperte, luce diffusa non vi sono né ombre né altre luci che impediscono la leggibilità dell area da rilevare) MODALITA DI INQUADRATURA (Le migliori inquadrature sono frontali a piano verticale poiché in fase di elaborazione richiederanno correzioni minori a meno che non si operi col metodo delle fughe -; l inquadratura deve verificare la presenza dei punti di controllo in campo e garantire una certa sovrapposizione con le immagini adiacenti (fotomosaico) 21

22 A causa della deformazione presente ai bordi è sconsigliabile utilizzare l intero fotogramma. La parte riguardante il piano di interesse dovrebbe occupare l 80% dell intero fotogramma e trovarsi in posizione centrale rispetto ad esso. A meno che non si adoperino programmi di correzione delle distorsioni (photoshop, ptlens) FASE DI RILIEVO Il rilievo può essere condotto con varie modalità a seconda della strumentazione disponibile (diretto o strumentale) e del grado di precisione necessario l obiettivo è quello di determinare la posizione di un certo numero di punti di controllo contenuti sul PIANO su cui operare la trasformazione i punti devono essere ben visibili sull immagine fotografica Se operiamo su più piani sarà necessario rilevare i punti appartenenti a ciascun piano da raddrizzare 22

23 Ricapitolando: La distribuzione dei punti di controllo è fondamentale per la buona riuscita della trasformazione omografica si ha la massima attendibilità metrica solo all interno del poligono definito dai punti di controllo più esterni numero minimo di punti: 4 (in prossimità dei vertici del fotogramma) numero minimo di punti per verificare l esistenza di un errore è 5 per un buon rilievo occorre introdurre 6-7 punti uniformemente distribuiti sul fotogramma e appartenenti al piano da raddrizzare Esistono diversi applicativi, più o meno sofisticati, alcuni si trovano gratis su internet. Il funzionamento si basa quasi sempre sul riconoscimento di punti immagine (mire) e punti misurati (appoggi). Anche su Photoshop c è la funzione ritaglio prospettico che consente di effettuare semplici raddrizzamenti (vedere l help). REALVIEW METODO DEGLI APPOGGI METODO DELLE FUGHE 23

24 METODO DEGLI APPOGGI 24

25 METODO DELLE FUGHE (meno preciso) 25

26 26

27 27

28 Fotomosaico della facciata laterale del Convento delle Verginelle, Piazza Dante, Catania Fotogrammetria stereoscopica o Stereofotogrammetria (superfici continue con una tridimensionalità accentuata (volte, prospetti barocchi, statue, fontane) La ripresa avviene da due o più punti di vista; in genere si usano le bicamere (metriche o semimetriche) o le camere da presa aerofotogrammetriche; per restituire ci si serve di una coppia di fotogrammi; La restituzione è tridimensionale. Viene utilizzata per la fotogrammetria terrestre e per la fotogrammetria aerea (cartografie=aerofotogrammetrie, quota strade e tetti). 28

29 Si fa riferimento ai principi della stereoscopia. Per determinare un punto nello spazio non basta una sola immagine, ne servono almeno due Tutti i punti che giacciono sulla retta che passa per il punto O (centro di prospettiva) e per il punto A hanno come immagine sul fotogramma il punto A La determinazione univoca spaziale del punto 3D si ottiene dall intersezione di raggi omologhi, cioè riferiti allo stesso punto oggetto, provenienti da differenti fotogrammi L obiettivo della stereofotogrammetria è quello di ritrovare la posizione nello spazio che avevano i due fotogrammi al momento della ripresa. In questo modo si ottiene un modello stereoscopico fotografico 3D che può essere facilmente misurato. 29

30 -Orientamento interno: ricreare la piramide visiva (punto principale, distanza focale) -Orientamento relativo ricreare la posizione nello spazio dei due fotogrammi (collimando punti omologhi sui due fotogrammi) - Orientamento assoluto messa in scala del modello stereoscopico (associando ai punti del modello le coordinate 3D di punti battuti attraverso strumentazione topografica) Gli strumenti per le riprese stereoscopiche convenzionali sono le bicamere, strumenti formati da un treppiede sul quale è disposto un braccio di lunghezza circa 1,2 m alle cui estremità sono collocate due camere da presa per le quali è garantito: il parallelismo tra i due assi ottici; la perpendicolarità degli assi ottici rispetto alla base (restituzione analogica). Poiché la posizione reciproca tra le due camere è fissa, nella restituzione, risulta facilitato il ripristino dell orientamento relativo. La ripresa può essere: a) presa normale (asse della camera perpendicolare alla superficie) b) presa convergente (assi della camera inclinati rispetto alla superficie); c) presa inclinata (asse della camera inclinato rispetto alla superficie). b = distanza tra le due fotocamere m. 1,2 30

31 LA FOTOGRAMMETRIA NON CONVENZIONALE Schematizzazione di una camera semimetrica Differenza tra ripresa fotografica per fotogrammetria tradizionale e non convenzionale. Ai fini della scala grafica di restituzione, risulta utile conoscere la scala media del fotogramma e la dimensione reale rappresentata in esso. Il rapporto di scala medio è: 1/s = f/d dove: s è la scala del fotogramma; f è la distanza focale; D è la distanza media. La superficie di ripresa di una camera varia in funzione della lunghezza focale; volendo mantenere costante la superficie di ripresa, la distanza della camera dal soggetto deve variare in relazione alla diversa lunghezza focale. Ai fini del rilievo occorre definire la base b di presa, che deve essere scelta in relazione alla distanza D dall oggetto; diminuendo la base di presa b, la superficie del fotogramma utile ai fini della restituzione aumenta. Diminuendo b aumenta la sovrapposizione. Aumentando b si facilita la lettura stereoscopica. Il rapporto base/distanza ottimale varia tra 1/5 e 1/10 31

32 Con l avvento della fotografia digitale la scala media del fotogramma può essere individuata focalizzando l attenzione sul pixel. Per convenzione si è fissato che il valore convenzionale di 0.2 mm è quello minimo rappresentabile (errore di graficismo), lo stesso concetto si applica al pixel. Un pixel adatto alla scala 1:50 avrà come dimensione al reale di 0.2 mm x 50 = 1 cm. Allo stesso modo alla scala 1:200 il pixel rappresenta una porzione di 4 cm x 4 cm (0.2 x 200). Scala NOMINALE Dim. pixel 1: cm 1: cm 1:200 4 cm 1:100 2 cm 1:50 1 cm 1:20 0,4 cm (4 mm) 1:10 0,2 cm (2 mm) 1:5 0,1 cm (1 mm) Per individuare la scala media del fotogramma si dovrà individuare il valore medio di abbracciamento di un pixel: bisogna calcolare la quantità della realtà ripresa nell immagine e dividerla per il numero di pixel. Il risultato ottenuto da le dimensioni nella realtà del pixel e va confrontato con la tabella per capire la scala media. La restituzione fotogrammetrica è il procedimento mediante il quale è possibile pervenire, dai fotogrammi di un determinato oggetto, alla sua rappresentazione grafica o numerica. Si possono distinguere tre diversi tipi di restituzione : la restituzione grafica speditiva che si fonda su procedimenti grafici; il metodo analogico di restituzione fotogrammetrica che si fonda su sistemi meccanici e ottico-meccanici; il metodo analitico di restituzione fotogrammetrica. Il Metodo digitale 32

33 Progetto di presa Monastero dei Benedettini a Catania 33

34 Monastero dei Benedettini a Catania rilevamento di statue e quadri Uno dei cavalli della Basilica di San Marco - Venezia Restituzione a curve di livello. Scala originale 1:5. Equidistanza curve 5 mm. 34

35 Restituzione a curve di livello della Venere di Milo. Restituzione a curve di livello del David di Michelangelo. Maschera mortuaria di Toutankhamen. Curve di livello a distanza di 1 mm. Parte superiore della statua in bronzo di Bodhisattva Gakko Bosatsu. Scala originale 1:2. Curve di livello a distanza di 2,5mm. 35

36 Adorazione dei tre Magi Scuola Fiorentina Alluvione 1966 Fotomodellazione Tecnica economica per la restituzione di modelli metrici 3D basata sui principi della stereofotogrammetria e sugli algoritmi della computer vision. E stata fortemente implementata negli ultimi anni grazie alle tecniche digitali. - su base geometrica - con nuvole di punti Se si usano macchine fotografiche amatoriali, le distorsioni vanno corrette con software specifici (ad esempio Ptlens) 36

37 1. Presa fotografica: si scattano foto dell oggetto da rilevare da diverse angolazioni, l importante è che ci sia una buona sovrapposizione (lo stesso punto deve essere visibile almeno da 3 fotogrammi). 2. Orientamento interno: si caricano le immagini fotografiche all interno del software che in automatico è in grado di ritrovare i parametri relativi alla geometria interna della camera (si forniscono le coordinate spaziali di alcuni punti che compaiono nei vari fotogrammi oppure scattando, da differenti direzioni, una serie di fotografie di una griglia geometrica predisposta e stampata su un foglio di carta.) 3. Orientamento esterno: si procede a riconoscere e mettere in relazione tra loro i punti omologhi dei diversi fotogrammi. Il software effettua quindi il calcolo delle coordinate spaziali di tutti i punti referenziati. In una tabella vengono segnalati gli errori riscontrati nella costruzione. 4. Modello 3D: viene generato automaticamente dal programma ed è definito dai punti e dalle linee di costruzione già tracciate sui fotogrammi; subito dopo si potranno disegnare altri segmenti, lavorando direttamente nello spazio 3d. 37

38 Selezionando volta per volta gli insiemi di linee che delimitano le singole aree, verranno infine generate delle superfici (mesh) le quali corrispondono alle varie facce dell oggetto; queste potranno essere rivestite in automatico con le stesse foto digitali utilizzate per la costruzione del modello (texture). Questo metodo ha il vantaggio di restituire modelli metricamente esatti composti da un basso numero di poligoni, quindi particolarmente leggeri, facili da importare e rielaborare in altri programmi di grafica tridimensionale. Tra i software commerciali più usati: Photomodeler, Imagemodeler Fotomodellazione con nuvole di punti I programmi di fotomodellazione più evoluti sono in grado di calcolare automaticamente la posizione spaziale di tutti i pixel delle coppie di fotogrammi che riproducono la superficie del medesimo oggetto, generando delle nuvole di punti tridimensionali analoghe a quelle dei laser scanner (dense surface modeling) o direttamente i modelli poligonali mesh texturizzati. La superficie di interesse deve essere ripresa con set di fotografie sovrapponibili, ottenute posizionando la camera approssimativamente alla stessa distanza dall'oggetto e con lo stesso orientamento 38

39 I software mettono a confronto le coppie o triplette di fotogrammi (image matching). Tenendo conto della geometria interna della camera e della sua posizione nello spazio che può essere determinata dal sw stesso fornendogli determinati parametri il programma riesce a orientare le immagini e trova le coordinate di tutti i punti visibili che definiscono la superficie dell oggetto, corrispondenti ai pixel delle fotografie, proiettandoli nello spazio 3d (nuvola di punti), in alcuni casi restituisce direttamente il modello mesh. Le superfici da riprendere devono presentare una tessitura in cui sono ben distinguibili i contrasti cromatici o di chiaroscuro. Non sono adatte quelle lisce, monocrome e riflettenti. Le coppie di fotogrammi debbono inoltre presentare una stessa tonalità di luce; negli interni bisogna predisporre una illuminazione adeguata che eviti riflessi e zone troppo scure; non è sicuramente consigliabile l uso del flash. Per incrementare la velocità di calcolo e rendere più sicuro e preciso l orientamento dei fotogrammi, soprattutto quando vengono riprese delle superfici di forma molto irregolare e complessa, può esser utile utilizzare delle marche ben visibili. Tra i software commerciali più usati: Photomodeler scanner, Agisoft Photoscan Tra i software open source e free (ancora in fase di beta test): 123D Catch, ARC3D, Hypr3D 39