Фотограмметрия: от А до Я: программы и методы сканирования объектов

Фотограмметрия — теория, программы и методы для сканирования объектов

Геймдев

Фотограмметрия: что это такое, какие есть программы и методы для сканирования объектов

Издание геодезической карты. Проектирование нового здания. Реконструкция древних артефактов – у этих и множества других дел есть общее: они нуждаются в точной и детальной модели реального мира. И если раньше для создания таких моделей требовались трудоемкие измерения, то сегодня все изменилось.

Знакомьтесь – фотограмметрия. Отрасль, которая позволяет получить цифровую трехмерную модель по двумерным фотографиям.

Фотограмметрия – не плод современности. Первые попытки создать трехмерные измерения по снимкам предпринимались еще в конце XIX века. Для этого использовались специальные стереокомпараторы. Но они уступали современным технологиям – давали искажения, требовали ручных измерений.

Теперь же фотограмметрия – это точность, автоматизация и доступность. И в этом заслуга цифровых технологий и компьютерных программ, которые открывают новые возможности для извлечения данных из фотоизображений.

Содержание
  1. Информационная статья: геометрическая съемка от А до Я
  2. Основные принципы геосъемки
  3. Области применения геосъемки
  4. Преимущества геосъемки
  5. Примеры применения геосъемки
  6. Программное обеспечение для тех, кто любит красивую 3D-реальность
  7. Методы исследования
  8. Лазерное сканирование
  9. Фотограмметрия
  10. Структурированный свет
  11. Компьютерная томография
  12. Лазерные методы исследования
  13. Векторные сканеры
  14. Растровые сканеры
  15. Стереофотограмметрия
  16. Структурное отслеживание света
  17. Анализ формы методом Моира
  18. Преимущества метода Моира
  19. Ограничения метода Моира
  20. Фотограмметрия и виртуальная реальность
  21. Фотосъемка культурного наследия
  22. Доступность и популяризация культурного наследия
  23. Фотограмметрия в медицине: исцеляющее видение
  24. Фотограмметрия в строительстве
  25. Фотограмметрия и механика
  26. Вопрос-ответ:
  27. Что такое фотограмметрия и как она применяется?
  28. Какие программы используются для фотограмметрии?
  29. Как выбрать подходящий метод сканирования для моих объектов?
  30. Каковы преимущества и недостатки фотограмметрии по сравнению с традиционными методами обследования?
  31. Как обеспечить высокое качество данных фотограмметрии?
  32. Видео:
  33. Фотограмметрия в Meshroom — 3D модель из фотографий

Информационная статья: геометрическая съемка от А до Я

Знаете ли вы, что можно превратить любой объект в цифровую модель? Это возможно с помощью геосъемки! Эта технология позволяет воссоздавать объекты в трехмерном измерении, используя фотографии и специализированное программное обеспечение. Довольно увлекательно, правда? Давайте погрузимся в мир геосъемки и узнаем все об этом замечательном методе!

Основные принципы геосъемки

В основе геосъемки лежит простой принцип: путем измерения углов и расстояний на фотографиях можно определить форму объекта. Делается это с помощью специальных контрольных точек и программного обеспечения, которое обрабатывает изображения.

Можно запечатлеть объекты под разными углами, чтобы охватить весь их объем. Изображения анализируются и сопоставляются, создавая плотное облако точек. И вот, у нас есть трехмерная модель объекта!

Области применения геосъемки

Геосъемка нашла свое применение во множестве областей, включая:

  • Создание 3D-моделей архитектурных сооружений
  • Исследование археологических памятников
  • Изучение биологических форм
  • Контроль качества промышленных изделий

Преимущества геосъемки

Геосъемка обладает рядом преимуществ:

  • Высокая точность и детализация
  • Возможность создания трехмерных моделей без физического контакта
  • Безопасность для объектов съемки
  • Низкая стоимость по сравнению с другими методами 3D-сканирования

Изучение геосъемки открывает увлекательный мир трехмерного моделирования. По мере развития технологии можно ожидать новых захватывающих применений, которые позволят нам по-новому взглянуть на окружающий мир!

Примеры применения геосъемки

Чтобы наглядно продемонстрировать возможности геосъемки, вот несколько примечательных примеров ее применения:

  • Воссоздание статуи Свободы после урагана «Сэнди»
  • Создание подробной виртуальной модели египетской гробницы Тутанхамона
  • Изучение и документирование редких морских видов, таких как китовая акула
  • Разработка цифровых прототипов для проектирования и изготовления

Как видите, геосъемка позволяет нам запечатлеть, изучать и сохранять объекты в мельчайших деталях, предоставляя бесценные данные для самых разных целей.

Программное обеспечение для тех, кто любит красивую 3D-реальность

Программное обеспечение для тех, кто любит красивую 3D-реальность

Если вы увлечены фотограмметрией, вам не обойтись без специализированного ПО. В нашем обзоре мы собрали самые популярные программы, которые помогут вам создавать потрясающие 3D-модели из обычных фотографий.

Каждая программа имеет свои уникальные особенности и преимущества. Одни лучше всего подходят для начинающих, другие – для профессионалов.

Metashape и RealityCapture – гиганты в мире фотограмметрии, известные своими мощными и полнофункциональными возможностями.

Для тех, кто только начинает свой путь в фотограмметрии, Agisoft Metashape Professional и CapturingReality подойдут как нельзя лучше. Их простой и удобный интерфейс позволит быстро освоиться в программе и приступить к созданию своих первых 3D-моделей.

Тем, кто ищет более продвинутые возможности и работает с большими проектами, лучше обратить внимание на RealityCapture. Эта программа предлагает широкий спектр инструментов для создания высокоточных и детализированных 3D-моделей, обработки облаков точек и даже работы с дронами.

Методы исследования

Утончённые методы исследования не стоят на месте, поэтому постоянно совершенствуются и поражают своими возможностями. Люди научились получать максимально полную и подробную информацию о форме и структуре изучаемого объекта без его разрушения. При этом происходит фиксация всех внешних проявлений, невидимых, скрытых и недоступных для визуального осмотра сторон.

Методика создания изображения модели производится с помощью аппаратуры, регистрирующей в цифровом виде пространственное расположение точек на исследуемой поверхности, и программного обеспечения, обрабатывающего полученные данные.

Лазерное сканирование

Для получения высокоточных и детализированных данных о геометрии объектов применяется метод, основанный на измерении времени прохождения лазерного импульса от излучателя к поверхности и обратно. Устройство быстро сканирует, собирая миллионы точек данных, что обеспечивает высокое качество результирующей модели. Метод незаменим в таких отраслях, как реставрация исторических памятников, создание цифровых двойников и изучение геологических структур.

Фотограмметрия

Метод отличается дешевизной и простотой использования. Он базируется на использовании нескольких снимков, сделанных с разных ракурсов. Измеряя координаты особых точек на снимках и используя принципы проективной геометрии, можно восстановить трехмерную модель объекта. Фотограмметрия широко применяется в архитектуре, геодезии и криминалистике.

Структурированный свет

Технология структурированного света подразумевает проектирование на объект определенного светового узора (полос или точек). Искажение узора, вызванное особенностями поверхности, улавливается специальной камерой. Метод часто используется в индустрии развлечений для создания реалистичных трехмерных моделей объектов.

Компьютерная томография

Этот метод, известный в медицине, находит применение и в трехмерном моделировании. Объект сканируется рентгеновскими лучами с разных направлений, что позволяет получить детализированные изображения внутренних структур. Компьютерная томография незаменима в археологии, палеонтологии и при изучении скрытых дефектов.

Лазерные методы исследования

Лазерное сканирование — современный бесконтактный способ захвата геометрической и текстурной информации об объекте.

В основе технологии лежит принцип излучения и регистрации отраженного лазерного луча.

Прибор поочередно сканирует множество точек на поверхности объекта.

Лазерные сканеры обычно различают по методу сбора данных и особенностям конструкции.

Векторные сканеры

Векторные лазерные сканеры последовательно оцифровывают пространство, сканируя объект по заданным прямым линиям или плоскостям.

Такие сканеры обеспечивают высокую скорость, точность и разрешение сканирования.

Растровые сканеры

Растровые лазерные сканеры создают изображение объекта, последовательно сканируя его построчно.

Растровые сканеры характеризуются более низкой скоростью и точностью, чем векторные, но способны захватывать богатые текстурные данные.

Лазерное сканирование широко используется в различных областях, таких как архитектура, строительство, промышленность и археология.

Его преимуществами являются высокая точность, полнота и детальность захваченных данных.

Стереофотограмметрия

Изучение объектов с разных точек зрения.

Данный подход позволяет определить геометрические параметры исследуемых предметов.

Стереофотограмметрия основывается на получении двух или более снимков одного и того же объекта, сделанных из разных точек.

Фотографии служат основой для построения трёхмерной модели.

Анализируя снимки, специалисты определяют пространственное положение точек, их размер и форму.

С помощью стереофотограмметрии можно создавать топографические карты, проводить архитектурные обследования и реставрационные работы, изучать природные объекты и многое другое.

Структурное отслеживание света

Технология, основанная на проектировании серии узоров света на объект и последующем захвате изображений объекта с каждым проекцией. Это позволяет извлекать подробную геометрическую информацию о поверхности объекта.

Технология широко используется для 3D-сканирования в различных областях, включая промышленный контроль, медицинскую визуализацию и обратное проектирование.

Коротко говоря, метод помогает получить 3D-информацию о поверхности объекта, проецируемой на него.

Как это работает? Проектор отображает последовательность узоров на поверхность объекта. Затем камеры фиксируют искажения каждого узора, вызванные неровностями поверхности.

Это позволяет алгоритмам восстанавливать структуру объекта и создавать точное 3D-представление. Изображение за изображением, данные о глубине и геометрии объекта собираются и объединяются в единую 3D-модель.

Анализ формы методом Моира

Принцип его прост: вы проектируете сетку на объект и анализируете, как она деформируется под воздействием приложенной силы.

Это позволяет создавать удивительно подробные карты распределения напряжений.

Метод Моира чрезвычайно чувствителен, может обнаружить даже самые тонкие изменения формы.

Он широко используется в различных отраслях для разработки прочных и надежных конструкций.

Преимущества метода Моира

Преимущества метода Моира

  • Высокая чувствительность и точность.
  • Бесконтактный метод.
  • Отображение деформации в реальном времени.

Ограничения метода Моира

  • Требуется специальное оборудование.
  • Подходит только для небольших объектов.
  • Не подходит для очень гладких или отражающих поверхностей.

Фотограмметрия и виртуальная реальность

Технологии фотограмметрии и виртуальной реальности (ВР) тесно переплетаются, создавая захватывающие возможности для воплощения реального мира в цифровом пространстве.

Фотограмметрия позволяет преобразовать изображения в высокоточные трехмерные модели.

Эти модели могут использоваться для создания виртуальных туров, позволяющих зрителям исследовать исторические места, архитектурные чудеса и природные ландшафты.

Кроме того, фотограмметрия играет важную роль в создании реалистичных аватаров для виртуальных миров, точно воспроизводя черты лица и движения людей.

Фотограмметрия Виртуальная реальность
Преобразует изображения в трехмерные модели Создает интерактивные виртуальные миры

Фотосъемка культурного наследия

Трёхмерная фиксация исторических памятников позволяет не только сохранить их внешний вид, но и в перспективе помочь в реставрационных работах. Цифровые модели артефактов дают возможность учёным из разных стран и городов изучать их, не выходя из собственных кабинетов.

Интерактивные модели археологических объектов дают уникальный и наглядный опыт каждому желающему. Оцифрованные архитектурные памятники увеличивают туристический интерес к местности, формируя мультимедийные путеводители и экспонаты для виртуальных музеев.

Так, технологии фотограмметрии применяются в археологии, архитектуре, музеоведении, а также в искусствоведении и реставрации.

Доступность и популяризация культурного наследия

Оцифрованные объекты культурного наследия становится доступными в любом уголке мира, где есть Интернет. Это позволяет расширить представление общества о культурном многообразии, способствует сохранению и популяризации мирового исторического достояния.

Цифровые модели облегчают изучение и атрибуцию археологических находок, а также влияют на развитие новых методов в культурной антропологии и этнографии.

Сегодня фотограмметрия – ведущий, точный и доступный инструмент фиксации, анализа и изучения археологических объектов. Кроме того, она играет важную роль в сохранении цифрового наследия и популяризации культурного многообразия.

Фотограмметрия в медицине: исцеляющее видение

Фотограмметрия находит уникальное применение в медицине, открывая просторы для точной диагностики и революционных методов лечения.

От создания 3D-моделей внутренних органов до планирования хирургических вмешательств – эта технология трансформирует медицинскую визуализацию.

Хирурги используют фотограмметрию для реконструкции сложных анатомических структур и планирования минимально инвазивных процедур.

Радиологи применяют ее для точной оценки повреждений скелета и создания персонализированных имплантатов.

Стоматологи используют фотограмметрию для планирования реставрационных работ и изготовления высококачественных протезов.

Возможности фотограмметрии в медицине безграничны, открывая новые горизонты в области диагностики, лечения и ухода за пациентами.

Фотограмметрия в строительстве

С помощью фотограмметрии можно решать множество задач в строительстве: от проектирования до реставрации. Эта технология позволяет создавать высокоточные модели объектов, что значительно упрощает и ускоряет работу специалистов.

3D-моделирование зданий играет важную роль в проектировании и строительстве новых объектов. Фотограмметрические методы позволяют зафиксировать существующую обстановку, создать подробные планы и разрезы здания, а также спроектировать новые конструкции с учетом особенностей местности и имеющихся объектов.

Технологии фотограмметрии также используются для контроля качества и мониторинга строительных работ. Так, с помощью этой технологии возможно проведение дистанционного обследования зданий и сооружений, выявление дефектов и отклонений от проекта, а также оценка соответствия выполненных работ технической документации.

Еще одним важным применением фотограмметрии в строительстве является реставрация исторических объектов. Эта технология позволяет создать точные копии утраченных элементов зданий, а также документировать изменения, происходящие с объектами культурного наследия в процессе реставрации.

Развитие фотограмметрических технологий и появление новых высокотехнологичных решений открывает перед строительной отраслью широкие возможности для повышения эффективности и качества работ на всех этапах жизненного цикла объектов — от проектирования до реставрации.

Фотограмметрия и механика

Переплетение фотограмметрии и робототехники стало мощным инструментом, расширяющим возможности обеих областей. Роботы, оснащенные фотограмметрическими датчиками, способны собирать точные пространственные данные, недоступные для традиционных средств измерения.

Совмещение этих двух технологий позволяет роботам создавать высококачественные трехмерные модели.

Такие модели применимы для различных задач, включая контроль качества, планирование строительства и даже в археологических исследованиях.

Автономные роботы, оснащенные фотограмметрическими технологиями, могут автономно собирать данные и создавать модели в сложных условиях, освобождая специалистов от необходимости выполнять опасные или трудоемкие операции.

В симбиозе с робототехникой фотограмметрия обретает новую функциональность, предоставляя новые решения в области трехмерного моделирования.

Вопрос-ответ:

Что такое фотограмметрия и как она применяется?

Фотограмметрия — это технология, использующая фотографии для создания точных трехмерных моделей объектов. Она применяется в различных отраслях, таких как архитектура, строительство, инженерное дело и археология, для создания планов, моделей и других данных, необходимых для проектирования, строительства и сохранения объектов.

Какие программы используются для фотограмметрии?

Существует множество программного обеспечения для фотограмметрии, например Agisoft Metashape, RealityCapture и Autodesk ReCap. Каждая программа имеет свои уникальные функции и возможности, и выбор подходящей программы зависит от конкретных потребностей и опыта пользователя.

Как выбрать подходящий метод сканирования для моих объектов?

Выбор метода сканирования зависит от размеров, сложности и требуемого уровня точности для объекта. Для небольших и относительно простых объектов можно использовать ручные сканеры, в то время как для больших и сложных объектов требуются более продвинутые методы, такие как лазерное и структурное сканирование, которые обеспечивают более высокую точность и детализацию.

Каковы преимущества и недостатки фотограмметрии по сравнению с традиционными методами обследования?

Фотограмметрия предлагает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами обследования, такими как возможность удаленного сканирования, экономическая эффективность и высокая точность. Однако ее точность может быть ограничена качеством и количеством фотографий, а процесс обработки данных может быть трудоемким и требующим времени.

Как обеспечить высокое качество данных фотограмметрии?

Качество данных фотограмметрии зависит от нескольких факторов, включая разрешение и качество фотографий, перекрытие между снимками и правильную калибровку камеры. Следование надлежащей практике при съемке фотографий, использование надежного программного обеспечения и корректировка параметров обработки может помочь обеспечить высокое качество данных.

Видео:

Фотограмметрия в Meshroom — 3D модель из фотографий

Оцените статью
Обучение