ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΕΠΙΓΕΙΑΣ ΦΩΤΩΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑΣ ΓΙΑ ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΜΝΗΜΕΙΟΥ "ΟΙ ΚΗΠΟΙ ΤΟΥ ΠΑΣΑ"

Transcript

1 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΕΠΙΓΕΙΑΣ ΦΩΤΩΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑΣ ΓΙΑ ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΜΝΗΜΕΙΟΥ "ΟΙ ΚΗΠΟΙ ΤΟΥ ΠΑΣΑ" ΟΝΟΜΑ : ΣΦΑΚΙΑΝΑΚΗ ΕΙΡΗΝΗ ΑΕΜ : 1674 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ : ΣΥΜΕΩΝΙΔΗΣ ΠΑΥΛΟΣ ΣΕΡΡΕΣ 2014

2 Πίνακας περιεχομένων ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 1 SUMMARY ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑ ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΝΗΜΕΙΟΥ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΝΗΜΕΙΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΟΧΩΝ ΜΕΛΕΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΧΡΗΣΗ Agisoft PhotoScan ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ EXIF ΧΡΗΣΗ PHOTOMODELER ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ii

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για την επιτυχή ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Συμεωνίδη Παύλο για την πολύτιμη καθοδήγηση και την υπομονή του, καθώς και τον κ. Παπαθεοδώρου Κων/νο για την βοήθεια και το χρόνο που αφιέρωσε στην διεξαγωγή των εργασιών πεδίου και όχι μόνο. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Καζάκη Παναγιώτη για την σημαντική συμβολή του στα τεχνικά θέματα που προέκυψαν μαζί με το εργαστήριο Τοπογραφίας για το τεχνικό εξοπλισμό που μας προσέφερε. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου, που χωρίς αυτούς δεν θα ήταν δυνατή η ολοκλήρωση αυτής της προσπάθειας αλλά και τους φίλους και συναδέλφους μου που ήταν δίπλα μου σε κάθε χαρά και δυσκολία. iii

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η συγκεκριμένη πτυχιακή εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια ολοκλήρωσης των σπουδών του τμήματος Μηχανικών Τοπογραφίας και Γεωπληροφορικής του ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας. Σαν στόχο έχει την χρήση λογισμικών προγραμμάτων επίγειας φωτογραμμετρίας για την αποτύπωση μνημείου και σύγκριση των αποτελεσμάτων τους. Τα προγράμματα που επιλέχθηκαν, έπειτα από βιβλιογραφική ανασκόπηση, είναι το PhotoScan Professional της εταιρίας Agisoft και το Photomodeler Scanner της εταιρίας EOS Systems Inc. Η εφαρμογή τους έγινε στο μνημείο " Οι κήποι του Πασά" που βρίσκεται στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Για τη λήψη των φωτογραφιών έγινε χρήση τριών ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών ανάλυσης 7,10 και 14.1 MP και ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής κινητού τηλεφώνου ρυθμισμένης σε δύο διαφορετικές αναλύσεις 9 και 12 MP. Για την επεξεργασία τους έγινε χρήση φορητούηλεκτρονικού υπολογιστή με μνήμη 6GB και σταθερού ηλεκτρονικού υπολογιστή μνήμης 32 GB. Συνολικά, αναλύονται οι διαδικασίες επεξεργασίας για κάθε πρόγραμμα, εξετάζονται τα αποτελέσματα τους, αλλά και προβλήματα που προέκυψαν και οι τρόποι που αντιμετωπίστηκαν. SUMMARY This thesis has been conducted under the integrals of the Department of Surveying and Geomatics Engineering, TEI of Central Macedonia. The aim is to use terrestrial photogrammetry software to create a 3D model of a monument and compare their results. The programs that were selected after literature review, is PhotoScan Professional by Agisoft and Photomodeler Scanner by EOS Systems Inc. The application was applied to the monument " The gardens of Pasha " located in Thessaloniki. For taking photos three digital cameras of definition 7, 10 and 14.1 MP and a digital camera of mobile phone regulated in two different resolutions 9 and 12 MP were used. For their treatment a laptop computer with 6GB memory and stable computer memory 32 GB were used. Overall, the processing procedures for each program are analyzed, the results are discussed, but also the problems that were created and the ways that were dealt. 1

5 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η παρούσα εργασία αποτελεί Πτυχιακή εργασία που απαιτείται για την ολοκλήρωση των σπουδών του τμήματος Μηχανικών Τοπογραφίας και Γεωπληροφορικής του ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η χρήση λογισμικών επίγειας φωτογραμμετρίας στην τρισδιάστατη αποτύπωση μνημείων και η σύγκριση των αποτελεσμάτων τους. Για την αποτύπωση, χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά PhotoScan Professional της Agisoft και το PhotoModeler Scanner της EOS Systems Inc. Τα συγκεκριμένα λογισμικά προγράμματα επιλέχθηκαν μετά από βιβλιογραφική αναζήτηση, όπου και διαπιστώθηκε ότι είναι διαδεδομένα σαν ένας αποτελεσματικός και οικονομικός τρόπος αποτύπωσης κυρίως στον τομέα των αρχαιολογικών ανασκαφών. 1.1 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑ Φωτογραμμετρία ονομάζεται η τέχνη, επιστήμη και τεχνολογία για την απόκτηση της αξιόπιστης πληροφορίας σχετικά με τα φυσικά αντικείμενα και το περιβάλλον μέσα από διαδικασίες καταγραφής, μέτρησης, και ερμηνείας φωτογραφικών εικόνων αλλά και προτύπων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Οι τεχνικές της φωτογραμμετρίας, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, είναι έμμεσες τρόποι καταγραφής της θέσης, του σχήματος και την διαστάσεων του αντικειμένου καθώς δεν χρειάζονται απευθείας μετρήσεις πάνω στο αντικείμενο, αλλά χρησιμοποιούν την μετρική πληροφορία που συλλέγεται από μία φωτογραφική εικόνα. (American Society of Photogrammetry, όπως αναφέρεται στο Πατιάς (1991)σ.2). Αυτή η τεχνική συμπεριλαμβάνει την χρήση αρκετών ψηφιακών φωτογραφιών του αντικειμένου υπό μελέτη, και την επεξεργασία τους με λογισμικού πακέτου φωτογραμμετρίας. Αυτά τα προγράμματα αρχικά αναγνωρίζουν τα ειδικά χαρακτηριστικά του αντικειμένου στις εικόνες, έπειτα διασταυρώνουν τις φωτογραφίες για να δημιουργήσουν σχέσεις μεταξύ των αντίστοιχων χαρακτηριστικών στις διαφορετικές εικόνες και τελικά επιλύουν τη χωροθέτιση κάθε χαρακτηριστικού για να 2

6 δημιουργήσουν την γεωμετρία του αντικειμένου. Η Φωτογραμμετρία μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα ευρύ φάσμα τομέων για να επιτευχθεί μία ποικιλία στόχων. Είναι μία αποτελεσματική μέθοδος για την δημιουργία της γεωμετρίας ενός αντικειμένου ή μίας κατασκευής όπου το μέγεθος ή αδυναμία επαφής με το αντικείμενο εμποδίζει την εφαρμογή άλλων μεθόδων (AnahidA. Behrouzi, RuiLi). Τα βασικά χαρακτηριστικά της μεθόδου είναι : Η αποτύπωση είναι αντικειμενική. Ορίζεται σύστημα αναφοράς. Η ανακατασκευή των γεωμετριών του αντικειμένου, στο χώρο, γίνεται μέσω συνεχούς απόδοσης ή/και σημειακής και γίνεται άμεση ανακατασκευή της στερεομετρίας του αντικειμένου. Υπάρχει δυνατότητα επιστημονικού ελέγχου του αποτελέσματος ως προς την ακρίβεια και αξιοπιστία. Δεν υπάρχει ανάγκη σχεδίων πεδίου (σκαριφήματα-κροκί) ενώ υπάρχει δυνατότητα έμμεσων μετρήσεων. Μπορεί να αξιοποιηθούν πλήρως οι δυνατότητες της νέας σχεδιαστικής τεχνολογίας (π.χ., CAD), αλλά και της ψηφιακής τεχνολογίας ανάλυσηςεικόνας (image processing). Επιπλέον είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν εύκολα οι νέες ολοκληρωμένες τεχνικές ψηφιακής τεκμηρίωσης (αλφαριθμητικά, γραφικά και εικόνες). Αντιμετωπίζονται άμεσα λεπτομέρειες και πολύπλοκα αρχιτεκτονικά ή δύσκολα προσπελάσιμα στοιχεία. Στη διαδικασία των φωτογραμμετρικών αποτυπώσεων, ενσωματώνεται εύκολα η λογική της διαχρονικής παρακολούθησης της δυναμικήςσυμπεριφοράς του αντικειμένου. Αξιοποιούνται γεωμετρικές ιδιότητες (π.χ., σημεία φυγής, προοπτικότητας, κλπ.) τα οποία διευκολύνουν ή/και πλουτίζουν τις επεξεργασίες. Η αλγοριθμική επεξεργασία των δεδομένων είναι δύσκολη. Υπάρχει ανάγκη για πρόσθετες εργασίες της τοπογραφικής μεθόδου (χρήση φωτοσταθερών, ή τοποθέτησης του αντικειμένου σε αμοιβαία σχέση με άλλα αντικείμενα) Ο εξοπλισμός πεδίου είναι από χαμηλού κόστους μέχρι μέτριου. Ο απαραίτητος εξοπλισμός για τις επεξεργασίες γραφείου είναι εξειδικευμένος είτε μέτριου είτε υψηλού κόστους. (Digitec III). 3

7 2. ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Το PhotoScan είναι μία προηγμένη λύση για τη δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων που βασίζεται στην χρήση εικόνων δύο διαστάσεων και σαν στόχο έχει την παραγωγή εικόνων 3D από ακίνητες εικόνες. Βασίζεται στην τεχνολογία τρισδιάστατης ανακατασκευής πολλών όψεων (multi-view 3D reconstruction) και λειτουργεί με αυθαίρετες εικόνες. Είναι αποτελεσματικό τόσο σε ελεγχόμενες όσο και σε μη ελεγχόμενες συνθήκες. Οι φωτογραφίες μπορούν να παρθούν από οποιαδήποτε θέση, αρκεί το αντικείμενο να είναι ορατόσε τουλάχιστον δύο φωτογραφίες (Agisoft PhotoScan ProUserManual). Καλύτερα και γρηγορότερα αποτελέσματα παράγονται εάν οι φωτογραφίες είναι όσο το δυνατόν πιο παράλληλες στο αντικείμενο και περισσότερες λεπτομερείς μπορούν να καταγραφούν εάν υπάρχει μεταξύ τους μεγαλύτερη επικάλυψη. Οι διαδικασίες του προσανατολισμού των φωτογραφιών και την κατασκευή του τρισδιάστατου μοντέλου είναι πλήρως αυτοματοποιημένες. Το λογισμικό χρησιμοποιεί μία προσέγγιση της τεχνικής Structure from Motion (SfM) η οποία είναι μία τεχνική όρασης σε ηλεκτρονικό υπολογιστή στην οποία εντοπίζονται συσχετιζόμενα σημεία μεταξύ επικαλυπτόμενων δισδιάστατων εικόνων και αυτά τα σημεία χρησιμοποιούνται για να υπολογιστεί η σχετική θέση και ο προσανατολισμός της φωτογραφικής μηχανής τη στιγμή που τραβήχτηκε η φωτογραφία. Στη συνέχεια το η SfM προσέγγιση συμπληρώνεται από ειδικούς αλγορίθμους που επιτρέπουν τον υπολογισμό της γεωμετρίας της επιφάνειας του στιγμιότυπου που απεικονίζεται (Plets et.al). Για την επεξεργασία των εικόνων δεν χρειάζεται από πριν να είναι οι εικόνες σε σειρά γιατί το πρόγραμμα προσδιορίζει τη θέση της φωτογραφικής μηχανής αυτόματα ( Κατά τον προσανατολισμό των φωτογραφιών και τη δημιουργία του τρισδιάστατου αραιού νέφους σημείων υπολογίζεται ο εσωτερικός προσανατολισμός της φωτογραφικής μηχανής και έτσι δεν χρειάζεται να έχει γίνει βαθμονόμηση της από πριν. Το επόμενο βήμα που είναι και η πιο απαιτητική υπολογιστική διαδικασία, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται φωτογραφίες υψηλής ανάλυσης, είναι η κατασκευή της γεωμετρίας του μοντέλου, ενώ στη συνέχεια προστίθεται και η υφή του αντικειμένου (Plets et.al.). Το συγκεκριμένο πρόγραμμα επιπλέον δίνει και δυνατότητα γεωαναφοράς του αντικειμένου, κάτι που δεν εφαρμόστηκε όμως στην παρούσα εργασία. 4

8 Αντίστοιχα, το Photomodeler Scanner είναι μία εφαρμογή επίγειας (closed- ranged) φωτογραμμετρίας η οποία παράγει τρισδιάστατα μοντέλα που βασίζονται σε εικόνες (image based) και μπορούν να γίνουν μετρήσεις πάνω σε αυτά. Δημιουργεί τρισδιάστατα μοντέλα που περιέχουν σημεία, ευθύγραμμα τμήματα, καμπύλες, ακμές, κυλίνδρους, επιφάνειες και σχήματα από φωτογραφίες που έχουν τραβηχτεί από κοινές φωτογραφικές μηχανές, ψηφιακές ή με φιλμ. Τα μοντέλα μπορούν να δημιουργηθούν και να εξαχθεί η υφή των αντικειμένων από τις αρχικές φωτογραφίες. Στη συγκεκριμένη έκδοση (professional) έχουν προστεθεί οι εφαρμογές Smart Match και DSM (Dense Surface Modeling). Η εφαρμογή Smart Match ανιχνεύει αυτόματα χαρακτηριστικά του αντικειμένου μελέτης, προσανατολίζει τις φωτογραφίες και δημιουργεί ένα αραιό νέφος σημείων. Η λειτουργία DSMδημιουργεί πυκνά νέφη σημείων και λεπτομερείς επιφάνειες μέσω τριγωνισμού για αντικείμενα με υφή που προκύπτει από τις εισαγόμενες φωτογραφίες. Τομείς εφαρμογής του είναι : Σήμανση/αναπαράσταση ατυχημάτων, Αρχιτεκτονική, Βιολογία, Αρχαιολογία - Παλαιοντολογία, Κινηματογράφος, κ.α. 5

9 3. ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΝΗΜΕΙΟΥ Οι Κήποι του Πασά βρίσκονται έξω από τα ανατολικά τείχη της πόλης, στον χώρο πίσω από το σημερινό νοσοκομείο Άγιος Δημήτριος, στην περιοχή Άγιος Παύλος. Πρόκειται για τη διαμόρφωση ενός χώρου σε κήπο από τον οποίο σώζονται σήμερα ορισμένα κτίσματα σε κακή κατάσταση. Χρονικά το μνημείο τοποθετείται στις αρχές του 20 ου αιώνα (1904), εποχή όπου η Υψηλή Πύλη, στα πλαίσια εκσυγχρονισμού του οθωμανικού κράτους, κάνει διάφορα δημόσια έργα. Η ονομασία του οφείλεται στους κατοίκους της Θεσσαλονίκης, αλλά δεν φαίνεται να αποδίδει την πραγματικότητα, αφού κανένα στοιχείο δεν συνδέει τους κήπους με κάποια κατοικία ή κάποιο Τούρκο αξιωματούχο. Είναι σχεδόν βέβαιο ότι χτίστηκε για να αποτελέσει τον κήπο του Νοσοκομείου. Αποτελεί ένα δείγμα φανταστικής αρχιτεκτονικής 1 με πλήρη ελευθερία στη σύνθεση και το συνδυασμό υλικών. Η έκταση που σήμερα καταλαμβάνουν τα κτίσματα του κήπου είναι περίπου 1000 τ.μ. με έντονη κλίση και θέα προς την πόλη. Σώζονται ένα σιντριβάνι και γύρω από αυτό μια σήραγγα, μία στέρνα για τη χαμηλή συγκέντρωση νερού, μια χαμηλή πύλη που οδηγεί σε υπόγειο χώρο και ένα υπερυψωμένο καθιστικό. Τα κτίσματα συνδέονται μεταξύ τους με δρομάκια, διαδρόμους και κλίμακες σε διαφορετικά επίπεδα που ακολουθούν την κλίση του εδάφους. Οι όγκοι, κενοί ή πλήρεις, οι κοιλότητες και τα ανοίγματα σε συνδυασμό με ιδιαίτερα υλικά όπως η μυτερή και ακατέργαστη πέτρα, το συνθετικό κονίαμα με επικολλημένα πάνω του φυτικά απολιθώματα σε ένα αρμονικό δέσιμο μεταξύ τους, δίνουν πλαστικότητα στις μορφές μέσα από μία σύνθεση που οδηγεί σε μία διαρκή ανακάλυψη για τον επισκέπτη και διαμορφώνουν ένα «οργανικό γεγονός». Η πέτρα χρησιμοποιείται άλλοτε σαν υλικό πληρώσεως και άλλοτε σαν διακοσμητική ψηφίδα στα μέτωπα των βαθμίδων. Το κονίαμα καλύπτει τα τούβλα και καθορίζει το σχήμα και το χαρακτήρα των μορφών. Υπάρχουν πήλινες γλάστρες ενσωματωμένες στις κατασκευές, ίχνη των οποίων σώζονται σήμερα, που προσθέτουν στη σύνθεση ένα παραπάνω στοιχείο, το φυτό. Επίσης γίνεται χρήση μαύρης μεταλλευτικής σκουριάς για τη δημιουργία διακοσμητικών ταινιών και άλλων μοτίβων στις κατασκευές, 1 Φανταστική αρχιτεκτονική (γνωστή και σαν Arcitecturedouce) είναι ένας δόκιμος όρος για μια σειρά έργων αρχιτεκτόνων και ανώνυμων τεχνιτών, που χαρακτηρίζονται από μία ποιητική διάθεση και έλλειψη πρακτικότητας, όπου ο ορθολογισμός στη λειτουργία θυσιάζεται στην αναζήτηση και αναπαραγω γή της φύσης. (M. Schuyt, J.Elffers, G.R. Collins, Fantastic Arcitecture, NewYork 1980,σελ 11.) 6

10 πετυχαίνοντας έτσι με το γκρίζο μουντό χρώμα του κονιάματος. Στη σύνθεση επικρατούν απομιμήσεις φυτικών και ζωικών μορφών. Σημαντική θέση στη σύνθεση φαίνεται να είχε το νερό. Λόγω της καταστροφής και εγκατάλειψης μεγάλου μέρους των κήπων, δεν υπάρχει σαφής εικόνα για το πως λειτουργούσαν οι κήποι, αλλά από τις εγκαταστάσεις που σώζονται, μπορεί να γίνει η υπόθεση ότι το νερό ελεγχόταν ή έπεφτε με ορμή ή επιτηδευμένα σταγόνα σταγόνα ή κυλούσε σε μικρά ακάλυπτα αυλάκια για να ξαναπέσει με ορμή ή λίμναζε στη στέρνα. Τέλος μεγάλο μέρος του πάρκου καλύπτεται από πράσινο (Aστρεινίδου Π., Θεολογίδου Κ.). Σήμερα χρησιμοποιείται κυρίως σαν χώρος αναψυχής των κατοίκων της περιοχής, ενώ γίνεται χρήση για κατοικία από άστεγους. Κάποιες προσπάθειες αξιοποίησης του χώρου έγιναν από τον Δήμο Θεσσαλονίκης, πριν λίγα χρόνια, οι οποίες όμως έχουν σταματήσει. Η προσπάθεια αποτύπωσης και διατήρησης του επιβάλλεται σαν ελάχιστη μαρτυρία της ιστορικής εξέλιξης της πόλης. Παρακάτω φαίνεται αεροφωτογραφία του μνημείου «Οι Κήποι του Πασά». Είναι εύκολο να παρατηρηθεί η έντονη παρουσία βλάστησης, είτε με τη μορφή ψηλών δέντρων ή θάμνων, στοιχείο που μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στη λήψη φωτογραφιών για αποτύπωση. Επιπλέον, η έκταση ακολουθεί το έντονο ανάγλυφο της περιοχής. 7

11 3.1 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΝΗΜΕΙΟΥ Τα στοιχεία που οδήγησαν στη επιλογή του συγκεκριμένου μνημείου είναι : Καλή ορατότητα ελάχιστες εξαιρέσεις, των σημείων στα οποία θα βασιστεί η αποτύπωση. Εύκολη πρόσβαση σε όλα τα σημεία ενδιαφέροντος (πρόσβαση με τα πόδια και χώρος στάθμευσης στην είσοδο). Έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά λόγω της ιδιόμορφης αρχιτεκτονικής του. Η πολυπλοκότητα του μπορεί να αντιμετωπιστεί με συνδυασμό μεθόδων αποτύπωσης. Δεν χρειάζεται κάποια ειδική άδεια πρόσβασης ή άδεια για φωτογράφηση, επειδή είναι εγκαταλελειμμένο. Έχει παροχή ρεύματος που μπορεί να χρειαστεί να την επαναφόρτιση μπαταριών, χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή, πιθανή χρήση προβολέων κλπ. 3.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΟΧΩΝ ΜΕΛΕΤΗΣ Ενδεικτικά παρακάτω παρουσιάζονται φωτογραφίες για να γίνουν εμφανή τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των αντικειμένων που έγινε προσπάθεια αποτύπωσης. Χαμηλή πύλη 8

12 9

13 Συντριβάνι 10

14 Καθιστικό 11

15 12

16 4. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Πριν τη λήψη των φωτογραφιών έγινε επίσκεψη του χώρου και σχεδιασμός κροκί για την απόδοση της περιοχής. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν επισκέψεις κατά τις οποίες έγινε λήψη φωτογραφιών με χρήση φωτογραφικών μηχανών διαφορετικής ανάλυσης (7,9,10,12,14.1 MP). Προς αποτύπωση επιλέχθηκαν η χαμηλή πύλη, το καθιστικό και μέρος του σιντριβανιού. Οι φωτογραφίες λήφθηκαν περιμετρικά από τα μνημεία με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη επικάλυψη μεταξύ των φωτογραφιών (40-60 %). Συνολικά έγιναν 5 επισκέψεις, διάρκειας 1-2 ωρών. Στην πρώτη επίσκεψη, τραβήχτηκαν φωτογραφίεςτης χαμηλής πύλης με ψηφιακές μηχανές 7 και 14.1 MP και με ψηφιακή μηχανή κινητού ρυθμισμένη στα 9MP και οι δοκιμές έγιναν μετά από την αποχώρηση. Στη δεύτερη επίσκεψη τραβήχτηκαν φωτογραφίες με την ψηφιακή μηχανή 10 MP τόσο της χαμηλής πύλης αλλά και τμήματος του συντριβανιού. Στην τρίτη επίσκεψη τραβήχτηκαν ξανά φωτογραφίες της χαμηλής πύλης με την ψηφιακή μηχανή 14,1 ΜΡ λόγω προβλημάτων στην επεξεργασία των προηγούμενων, φωτογραφίες της χαμηλής πύλης με την ψηφιακή φωτογραφική κινητού ρυθμισμένη στα 12 MP, αλλά και του καθιστικού με δοκιμές στον υπολογιστή για τη σωστή στοίχιση των φωτογραφιών. Στην τέταρτη επίσκεψη τραβήχτηκαν φωτογραφίες του καθιστικού και τμήματος του συντριβανιού με την ψηφιακή μηχανή 10 MP. Στην πέμπτη και τελευταία επίσκεψη τραβήχτηκαν φωτογραφίες του καθιστικού με τις ψηφιακές μηχανές 7, 10 ΜP και την ψηφιακή μηχανή κινητού ρυθμισμένη στα 12 ΜΡ. Έπειτα από δοκιμές για όλα τα σε φωτογραφιών επιλέχθηκαν τα καταλληλότερα βάση του αποτελέσματος τους. Για τις φωτογραφίες που τραβήχτηκαν με υψηλότερη ανάλυση, χρησιμοποιήθηκε δεύτερος υπολογιστής υψηλότερων δυνατοτήτων μνήμη RAM και κάρτας γραφικών. Παρακάτω ακολουθεί πίνακας με το σύνολο των φωτογραφιών ανά αντικείμενο που τραβήχτηκαν σε κάθε επίσκεψη. 13

17 Αντικείμενο Μηχανή που χρησιμοποιήθηκε Αριθμός φωτογραφιών Εκ των οποίων χρησιμοποιήθηκαν 1η επίσκεψη Χαμηλή πύλη 7 ΜΡ Χαμηλή πύλη 9ΜΡ Χαμηλή πύλη 14.1 ΜΡ Συντριβάνι 7 ΜΡ η επίσκεψη Χαμηλή πύλη 10 ΜΡ Συντριβάνι 10 ΜΡ 15 - Γενικές 10 ΜΡ 44-3η επίσκεψη Χαμηλή πύλη 14.1 ΜΡ 16 - Χαμηλή πύλη 12 ΜΡ Καθιστικό 14.1 ΜΡ 19-4η επίσκεψη Καθιστικό 10 ΜΡ 19 - Καθιστικό 14.1 ΜΡ Συντριβάνι 10 ΜΡ Συντριβάνι 14.1 ΜΡ η επίσκεψη Καθιστικό 7 ΜΡ Καθιστικό 10 ΜΡ Καθιστικό 12 ΜΡ ΧΡΗΣΗ Agisoft PhotoScan Έγινε εισαγωγή των εικόνων στο λογισμικό Photoscan της Agisoft και έγιναν δοκιμές για την επιλογή των καλύτερων συνόλων εικόνων. Οι μορφές των εισαγόμενων εικόνων που υποστηρίζει το πρόγραμμα είναι :.jpeg,.tiff,.png,.bmp και.mpo. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν εικόνες μορφής.jpeg. Οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν για την παραγωγή τρισδιάστατων μοντέλων ήταν : Alighphotos -> Σε αυτό το στάδιο το πρόγραμμα αναζητά κοινά σημεία ανάμεσα στις φωτογραφίες και τα ταιριάζει και επίσης εντοπίζει τη θέση της φωτογραφικής μηχανής στη φωτογραφία. Σαν αποτέλεσμα δημιουργείτε ένα αραιό νέφος σημείων και σχηματίζεται το σύνολο των θέσεων των φωτογραφιών. Το νέφος σημείων δεν χρησιμοποιείται άμεσα στην περαιτέρω διαδικασία για την κατασκευή του τρισδιάστατου μοντέλου, ενώ η στοίχιση των εικόνων είναι απαραίτητη. Το νέφος σημείων μπορεί να εξαχθεί και να χρησιμοποιηθεί και σε άλλα προγράμματα σχεδίασης. 14

18 Οι παράμετροι που επιλέχθηκαν για την ολοκλήρωση της διαδικασίας ήταν : Accuracy: High (Η υψηλή ακρίβεια οδηγεί στην ακριβέστερη εκτίμηση θέσεων αλλά σε περισσότερο χρόνο σε σχέση με την επιλογή χαμηλότερης ακρίβειας.) PairSelection: Generic (Κατά τη διαδικασία της στοίχισης, τον περισσότερο χρόνο καταναλώνει το ταίριασμα των κοινών σημείων που έχουν εντοπιστεί μεταξύ των φωτογραφιών. Η συγκεκριμένη παράμετρος βοηθάει στην επιτάχυνση της διαδικασίας, χρησιμοποιώντας ένα υποσύνολο από ζεύγη φωτογραφιών. Στην επιλογή Generic, τα ζεύγη φωτογραφιών που υπερκαλύπτονται, επιλέγονται με το ταίριασμα φωτογραφιών, χρησιμοποιώντας αρχικά ρυθμίσεις χαμηλότερης ακρίβειας. Παρακάτω παρουσιάζονται εικόνες με παραδείγματα στοίχισης των φωτογραφιών, όπου φαίνεται και η επικάλυψη μεταξύ των φωτογραφιών. Επίσης παρουσιάζονται και εικόνες με περιπτώσεις ελλιπούς επικάλυψης καθώς και ένα παράδειγμα κακού αποτελέσματος εξαιτίας της έλλειψης ικανοποιητικής επικάλυψης μεταξύ των φωτογραφιών. Παραδείγματα στίχησης 15

19 Παραδείγματα ελλιπούς επικάλυψης 16

20 17

21 Εμφάνιση νέφους σημείων μετά τον προσανατολισμό Build Geometry -> Με βάση τις θέσεις των φωτογραφιών που έχουν εκτιμηθεί, δημιουργείται ένα τρισδιάστατο ορθογώνιο πλέγμα, το οποίο αντιπροσωπεύει την επιφάνεια του αντικειμένου. Η κατασκευή του μοντέλου είναι μία υπολογιστικά απαιτητική διαδικασία και μπορεί να πάρει αρκετό χρόνο ανάλογα με τον αριθμό και την ανάλυση των φωτογραφιών. Οι μέθοδοι και οι παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του μοντέλου είναι : Objecttype: Arbitrary (Προτείνεται η χρήση του για κλειστά αντικείμενα όπως αγάλματα, κτίρια κλπ. Δεν κάνει καμία υπόθεση για τον τύπο του αντικειμένου, κάτι το οποίο έχει κόστος στην κατανάλωση μνήμης.) Geometrytype: Smooth (Η επιλογή ομαλής γεωμετρίας, παράγει στεγανή ανακατασκευή, χωρίς καθόλου κενά στην παραγόμενη επιφάνεια.) Targetquality: High (Χρησιμοποιείται για την κατασκευή μοντέλων με μεγαλύτερη ακρίβεια και λεπτομέρεια, αλλά παίρνει περισσότερο χρόνο στην επεξεργασία.) Face count: (Προσδιορίζει τον μέγιστο αριθμό τριγώνων που θα δημιουργηθούν) Filterthreshold: 0.5 (Προσδιορίζει το μέγιστο μέγεθος της όψης μικρών συνδεδεμένων τμημάτων, τα οποία αφαιρούνται μετά την ολοκλήρωση της ανακατασκευής (σε ποσοστό του συνολικού facecount). BuildTexture -> Αφού ολοκληρωθεί η ανακατασκευή, μπορεί να κατασκευαστεί η υφή του αντικειμένου. 18

22 Οι παράμετροι που ορίστηκαν για τη δημιουργία της υφής είναι : Mapping mode -> προσδιορίζει πως θα ενσωματωθεί η υφή του αντικειμένου στο πλέγμα της υφής. Η σωστή επιλογή του βοηθάει στην βέλτιστη ενσωμάτωση της υφής και συνεπώς στην καλύτερη οπτική ποιότητα του τελικού μοντέλου). : Generic (είναι η προεπιλεγμένη επιλογή και δημιουργεί τις παραμέτρους της υφής για αυθαίρετη γεωμετρία. Δεν γίνονται υποθέσεις για τον τύπο της εικόνας στην οποία θα γίνει επεξεργασία. Το πρόγραμμα προσπαθεί να δημιουργήσει όσο το δυνατόν πιο ομοιόμορφη υφή. Blendingmode -> επιλέγει τον τρόπο με τον οποίο θα συνδυαστούν οι τιμές των pixels από διαφορετικές φωτογραφίες, για την τελική υφή. : Average (χρησιμοποιεί τη μέση τιμή όλων των pixel από μεμονωμένες φωτογραφίες). Atlas width & height: 2048 Color depth : Standard (24 bit). Η συνολική επεξεργασίας διήρκησε από 3-8 ώρες με το πιο απαιτητικό κομμάτι να είναι αυτό της κατασκευής της γεωμετρίας του αντικειμένου (2-7 ώρες). Μετά την δημιουργία του μοντέλου έγινε εξαγωγή του σε μορφή τρισδιάστατου pdf. Οι μορφές εξαγωγής που προσφέρει το πρόγραμμα είναι : Wavefront OBJ (.obj) 3DS models (.3ds) VRML models (.wrl) StandfordPLy (.ply) Autodesk DXF (.dxf) Autodesk FXB (.fxb) U3D models (.u3d) Adobe PDF (.pdf) Google Earth (.kmz) Είναι σημαντικό το ότι υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές εξαγόμενων αρχείων γιατί αυτό δίνει τη δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων σε πολλά προγράμματα, γεγονός που προσφέρει ευελιξία για την επεξεργασία τους σε διαφορετικούς χρήστες. 19

23 4.2 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Για κάθε σετ φωτογραφιών επιλέχθηκε κοντινή απεικόνιση δύο περιοχών από τη χαμηλή πύλη όπου είναι εμφανείς οι διαφορές μεταξύ χρωμάτων και υφών, καθώς και μεγεθυμένα τμήματα αυτών για πιο λεπτομερή απεικόνιση των διαφόρων. Τα τελικά jpeg παράχθηκαν με αποκοπή της περιοχής από το τρισδιάστατο pdf το οποίο εξήχθη από το τελικό μοντέλο. Τα σετ φωτογραφιών 9 MP και 12 ΜP έγιναν με τη χρήση ψηφιακής φωτογραφικής κινητού τηλεφώνου, ενώ τα υπόλοιπα με τρεις διαφορετικές ψηφιακές μηχανές. Παρακάτω παρουσιάζονται τα jpeg για το κάθε σετ φωτογραφιών και γίνεται σύγκριση τους. 7 MP Το γενικό αποτέλεσμα είναι ικανοποιητικό με ακρίβεια 3-5 εκατοστά, όπως φαίνεται στις πέτρες που διακρίνονται στο σχηματισμό του τριγώνου. Τα χρώματα μπορούν να διακριθούν εύκολα, ενώ φαίνονται αρκετές λεπτομέρειες στους σχηματισμούς ανάμεσα στις πέτρες σε όλο το εύρος της φωτογραφιάς. Σε ορισμένα σημεία (κάτω αριστερα) η ακρίβεια φαίνεται να μειώνεται. 20

24 21

25 9 MP Σε αυτή την ανάλυση η ακρίβεια μειώνεται στα 7-10 εκ. ενώ οι μικρότερες πέτρες δεν διακρίνονται πλέον. Η ευκρίνεια του αντικειμένου είναι αρκετή, ώστε να διακρίνονται τα χαρακτηριστικά του, χωρίς όμως να βελτιώνει την ακρίβεια του. Τα χρώματα και πάλι μπορούν να διακριθούν. 22

26 23

27 10 MP Εδώ ενώ η ακρίβεια παραμένει στα 3-5 εκ. με τις μικρότερες πέτρες να μπορούν να διακριθούν, η εμφάνιση των γενικότερων χαρακτηριστικών του αντικειμένου είναι πιο ομοιόμορφη με αποτέλεσμα να χάνονται τα ειδικότερα χαρακτηριστικά της υφής του αντικειμένου. Τα χρώματα είναι ευδιάκριτα και σε αυτή την περίπτωση. 24

28 25

29 12 MP Εδώ ενώ σε κάποια σημεία υπάρχει αρκετά καλή ακρίβεια (πέτρες τριγώνου), υπάρχουν σημεία στα οποία μειώνεται πάρα πολύ κάτι που σχετίζεται με μικρότερη επικάλυψη των φωτογραφιών στο συγκεκριμένο σημείο. Τα χρώματα ωστόσο μπορούν και πάλι να διακριθούν, ενώ η γενικότερη ευκρίνεια του αντικειμένου επιτρέπει την εμφάνιση των χαρακτηριστικών. 26

30 27

31 14.1 MP Εδώ η ακρίβεια παραμένει καλή με μικρότερες πέτρες να μπορούν να διακριθούν, αλλά και πάλι η γενικότερη μορφή των επί μέρους χαρακτηριστικών έχει γίνει πιο ομοιόμορφη με αποτέλεσμα να χάνονται τα χαρακτηριστικά της υφής του αντικειμένου. 28

32 29

33 Παρακάτω, παρουσιάζονται πίνακες με τα στοιχεία των φωτογραφιών, τα οποία ανακτήθηκαν από το πρόγραμμα, καθώς και πίνακας με τις συγκεντρωτικές πληροφορίες των τελικών αρχείων που δημιουργήθηκαν. Για τις φωτογραφίες που τραβήχτηκαν με ψηφιακή μηχανή κινητού τηλεφώνου, δεν ανακτήθηκαν EXIF δεδομένα. 30

34 7MP-PANASONIC DMC-FZ8 A/A PHOTO PIXELS SIZE FOCAL 35MM APERTURE SHUTTER LENGTH FOCAL 1 P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X ,60 MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X ,63 MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ P X MB 8,2 F/2.8 1/ MP - SonyEricsson LT26i A/A PHOTO PIXELS SIZE _ _HDR 4000 X ,20 MB _ _HDR 4001 X ,19 MB _ _HDR 4002 X ,34 MB _ _HDR 4003 X ,49 MB _ _HDR 4004 X ,38 MB _ _HDR 4005 X ,33 MB _ _HDR 4006 X ,49 MB _ _HDR 4007 X ,24 MB _ _HDR 4008 X ,24 MB _ _HDR 4009 X ,25 MB _ _HDR 4010 X ,20 MB 31

35 _ _HDR 4011 X ,94 MB _ _HDR 4012 X ,02 MB _ _HDR 4013 X ,00 MB _ _HDR 4014 X ,83 MB _ _HDR 4015 X ,72 MB _ _HDR 4016 X ,09 MB _ _HDR 4017 X ,20 MB 10MP - CANON EOS D400 A/A PHOTO PIXELS SIZE FOCAL Sensor Sensor APERTURE ISO SHUTTER LENGTH X res Y res 1 _MG_0811.jpg 3888 X MB 28 F/ /60 174, ,34 2 _MG_0810.jpg 3888 X MB 28 F/ /60 174, ,34 3 _MG_0809.jpg 3889 X MB 28 F/ /60 174, ,34 4 _MG_0808.jpg 3890 X MB 28 F/ /80 174, ,34 5 _MG_0807.jpg 3890 X ,41 MB 28 F/ /60 174, ,34 6 _MG_0806.jpg 3891 X MB 28 F/ / , ,34 7 _MG_0805.jpg 3892 X MB 28 F/ / , ,34 8 _MG_0804.jpg 3893 X MB 28 F/ / , ,34 9 _MG_0803.jpg 3894 X MB 28 F/ / , ,34 10 _MG_0802.jpg 3895 X MB 28 F/ / , ,34 11 _MG_0801.jpg 3896 X MB 28 F/ / , ,34 12 _MG_0800.jpg 3897 X MB 28 F/ / , ,34 13 _MG_0799.jpg 3897 X MB 28 F/ / , ,34 14 _MG_0798.jpg 3898 X MB 28 F/ / , ,34 15 _MG_0797.jpg 3890 X ,90 MB 28 F/ / , ,34 16 _MG_0796.jpg 3899 X MB 28 F/ / , ,34 17 _MG_0795.jpg 3900 X MB 28 F/ / , ,34 18 _MG_0794.jpg 3901 X MB 28 F/ /60 174, ,34 19 _MG_0793.jpg 3902 X MB 28 F/ /60 174, ,34 20 _MG_0792.jpg 3903 X MB 28 F/ /60 174, ,34 21 _MG_0791.jpg 3904 X MB 28 F/ /60 174, ,34 22 _MG_0790.jpg 3905 X MB 28 F/ /60 174, ,34 32

36 12 MP - SonyEricsson LT26i A/A PHOTO PIXELS SIZE _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB _ _HDR.jpg 4000 X MB 33

37 14.1 MP - CanonPowerShot A3200 A/A PHOTO PIXELS SIZE FOCAL Sensor X Sensor Y APERTURE ISO SHUTTER LENGTH res res 1 IMG _ X ,23 MB 5 F/ / IMG _ X ,62 MB 5 F/ / IMG _ X ,68 MB 5 F/ / IMG _ X ,92 MB 5 F/ / IMG _ X ,00 MB 5 F/ / IMG _ X ,02 MB 5 F/ / IMG _ X ,99 MB 5 F/ / IMG _ X ,75 MB 5 F/ / IMG _ X ,56 MB 5 F/ / IMG _ X ,78 MB 5 F/ / IMG _ X ,37 MB 5 F/ / IMG _ X ,59 MB 5 F/ / IMG _ X ,69 MB 5 F/ / IMG _ X ,83 MB 5 F/ / IMG _ X ,58 MB 5 F/ / IMG _ X ,50 MB 5 F/ / IMG _ X ,54 MB 5 F/ / IMG _ X ,52MB 5 F/ / IMG _ X ,46 MB 5 F/ / IMG _ X ,45 MB 5 F/ / IMG _ X ,36 MB 5 F/ / IMG _ X ,54 MB 5 F/ / IMG _ X ,64 MB 5 F/ / IMG _ X ,61 MB 5 F/ / A/A ΟΝΟΜΑ ΑΡΙΘΜΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ ΣΗΜΕΙΩΝ ΜΕΓΕΘΟΣ.psz ΜΕΓΕΘΟΣ.pdf ΜΕΓΕΘΟΣ.pmr 1 7 MP ,2 MB 17,2 MB 80,6 MB 2 9 MP ,5 MB 17,2 MB MP ,1 MB 16,7 MB MP ,2 MB 16,8 MB ,1 MP ,15 MB 9,03 MB - 34