Fotogrammetria

La fotogrammetria è la tecnica di derivazione di misure e creazione un modello 3d di un oggetto o di una scena a partire d fotografie. Il principio base è abbastanza simile al modo in cui molte fotocamere permettono di creare un panorama a partire da una serie di fotografie con overlap. La fotogrammetria estende questo concetto cercando di stimare le posizioni X,Y, Z di ogni pixel dell’immagine man mano che la fotocamera si muove nello spazio. Da qui il nome dell’algoritmo “Sructure from motion”.

La fotogrammetria può essere usata per fare modelli di palazzi, siti archeologici, paesaggi ripresi con fotografia aerea, o anche la possibilitàò di preservare digitalmente oggetti di interesse storico soggetti a deperimento o perdita.

Come scattare foto per la fotogrammetria

Muoversi in cerchio intorno all’oggetto in questione. Non spostare l’oggetto o l’ambiente circostante tra le immagini.

1. Sovrapporre! Dovete fare in modo che ogni parte del modello sia catturata da almeno 2 foto. L’ideale sarebbe avere circa il 60-80% di sovrapposizioni nelle foto successive.

2. Evitare le ombre dure, utilizzare un’illuminazione diffusa o scattare le foto all’esterno in una giornata semi nuvolosa.

3. L’oggetto dovrebbe occupare una porzione significativa di ogni immagine.

4. Evitare oggetti molto lucidi o trasparenti.

Le foto utilizzate in questo tutorial sono state realizzate presso il museo Luigi Pigorini a Roma. Il soggetto è un manufatto ligneo risalente al tardo Neolitico ritrovato sul fondo del lago di Bracciano e di utilizzo incerto.

Alcuni degli scatti utilizzati per la ricostruzione dle modello 3D.

Il soggetto è stato tenuto sospeso ed ancorato a terra con un sistema artigianale fatto di lenze (ancora visibili nel modello 3d) e pesi.

Dalle immagini 2d al modello 3d

Il software inizialmente ricostruisce la posizione di scatto di ogni singola foto e poi la posizione di ogni pixel nello spazio tridimensionale e genera ciò che viene chiamata una nuvola di punti sparsa, la cui qualità dipende da una buona esecuzione delle fotografie.

Ricostruzione della nuvola di punti sparsa. I simboli gialli sono le diverse posizioni della fotocamera.

Nei passaggi successivi la nuvola di punti viene densificata per poi passare da un insieme di punti a struttura discreta ad uno a struttura continua chiamato mesh composta da poligoni triangolari. La mesh verrà poi ricoperta da una texture che contiene informazioni sul colore di ogni parte dell’oggetto, una sorta di lenzuolo che avvolge l’immagine.

Nel nostro lavoro abbiamo usato il software Zephyr sviluppato dalla società Italiana 3D Flow. Vi rimandiamo al loro sito per informazioni ulteriori.

Densificazione della struttura discreta.

Modello 3d con texture creato a partire da 150 fotografie.