Τρισδιάστατη απεικόνιση μοντέλου με χρήση φωτογραμμετρικών σταθμών

Abstract

Η φωτογραμμετρία είναι επιστήμη η οποία μεταλλάσσεται συνεχώς και προσαρμόζεται στις τεχνολογικές εξελίξεις και στο αντικείμενο αποτύπωσης. Aποτελεί σήμερα, σε παγκόσμιο επίπεδο, την κυριότερη μεθοδολογία παραγωγής χαρτογραφικών υποβάθρων. Οι εξελίξεις που έχουν συντελεστεί κατά τα τελευταία χρόνια στην ανάπτυξη της τεχνολογίας αυτής, ειδικότερα στον τομέα της αναλυτικής και ψηφιακής φωτογραμμετρίας, σε συνδυασμό με εκείνες των αεροφωτογραφήσεων, έχουν δημιουργήσει προϋποθέσεις για παραγωγή εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας τοπογραφικών υποβάθρων και όχι μόνο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με έναν τομέα της ψηφιακής φωτογραμμετρίας, αυτόν της τρισδιάστατης απεικόνισης μοντέλου. H τρισδιάστατη απεικόνιση αναφέρεται στην ρεαλιστική αναπαράσταση τρισδιάστατων αντικειμένων και επιφανειών. Κάτι τέτοιο κρίνεται αναγκαίο για πολλούς λόγους. Ένας από τους βασικούς λόγους είναι ότι ο παρατηρητής μπορεί να παρατηρήσει το μοντέλο από διαφορετικές οπτικές γωνίες και να δει ένα αντικείμενο ή μια περιοχή τρισδιάστατα. Αυτό συνδέεται με τη φυσική ικανότητα του ανθρώπου να βλέπει τρισδιάστατα με αποτέλεσμα την καλύτερη κατανόηση της πολυπλοκότητας των επιφανειών και της γεωμετρίας τους. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η τρισδιάστατη απεικόνιση ανθρώπινου προσώπου και η προσπάθεια χαρτογράφησης του, χρησιμοποιώντας εξ ολοκλήρου εφαρμογές ελεύθερου λογισμικού τόσο για το εσωτερικό προσανατολισμό της φωτογραφικής μηχανής όσο και για την επεξεργασία και τελική απεικόνιση του μοντέλου. Για την φωτογράφιση του μοντέλου χρησιμοποιήθηκε μια συμβατή ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, η Nikon D90. Για την επεξεργασία των φωτογραφιών με φωτογραμμετρικές μεθόδους κρίνεται η αναγκαία η βαθμονόμηση (καλιμπράρισμα) της φωτογραφικής. Αυτό έγινε με το πρόγραμμα ελεύθερου λογισμικού, Fauccal. Τέλος, για την εξαγωγή του τελικού αποτελέσματος, την τρισδιάστατη απεικόνιση του μοντέλου, χρησιμοποιήθηκε ο φωτογραμμετρικός σταθμός ελεύθερου λογισμικού, 123DCatch. Οι σταθμοί αυτοί μπορούν με απλές μεθοδολογίες και διαδικασίες να λύσουν τα διάφορα φωτογραμμετρικά προβλήματα και να παράξουν προϊόντα που χαρακτηρίζονται αξιόπιστα και ακριβή.

Photogrammetry is the science that constantly mutates and adapts to technological developments in the field of imprinting objects. It represents today, globally, the main production methodology of cartographic backgrounds. The progress that has occurred in recent years in the development of this technology, particularly in the field of analytical and digital photogrammetry, combined with those of aerial photography, have created conditions for production of extremely high-precision topographic backgrounds and many more. In this thesis we dealt with the three-dimensional imaging of a model, a field of digital photogrammetry. Τhe three-dimensional imaging refers to the realistic representation of three-dimensional objects and surfaces. This is necessary for several reasons. One of the reasons is that the observer can observe the model from different angles and see an object or a three-dimensional region. This is associated with the natural ability to see three-dimensional resulting in better understanding of the complexity of surfaces and their geometry. The aim of this thesis is the three-dimensional imaging of three models and the mapping of a human face, using entirely free software applications both for interior orientation of the camera we using and for processing and final display of the model. For the shooting of the models we used a compatible digital camera, Nikon D90. For the interior orientation of the camera we used Fauccal, a free toolbox for Matlab. For the three-dimensional representation of the model we used the free photogrammetric station, 123D catch. These stations, with simple methodologies and procedures, can solve various photogrammetric problems and produce reliable and accurate models.