فتوگرامتری
رضا نعیمایی؛ عبادت قنبری پرمهر
چکیده
پیشینه و اهداف: فتوگرامتری بردکوتاه به ارائه مدل دقیق هندسی سهبعدی اشیاء با استفاده از تصاویری که از جسم اخذ شده میپردازد. امروزه، ایجاد مدلهای سه بعدی واقعبینانه و تجسم آنها متداول شده و روزبهروز محبوبتر میشود از طرفی، انتخاب درست نرمافزار مدلسازی در بردکوتاه همواره چالشبرانگیز و مورد بحث متخصصان ...
بیشتر
پیشینه و اهداف: فتوگرامتری بردکوتاه به ارائه مدل دقیق هندسی سهبعدی اشیاء با استفاده از تصاویری که از جسم اخذ شده میپردازد. امروزه، ایجاد مدلهای سه بعدی واقعبینانه و تجسم آنها متداول شده و روزبهروز محبوبتر میشود از طرفی، انتخاب درست نرمافزار مدلسازی در بردکوتاه همواره چالشبرانگیز و مورد بحث متخصصان و محققان بوده و هست. ازاینرو، بررسی و ارزیابی مدلهای تولیدشده در نرمافزارهای مختلف، حائز اهمیت است. به علت فراگیر بودن نرمافزار Agisoft در میان مهندسان و محققان این حوزه، سعی شد تا در این تحقیق، پردازش تصاویر و مدلسازی در دو نسخه این نرمافزار با نامهای Photoscan و Metashape اجرا شوند. در تحقیقات صورت گرفته تا به امروز معیار بهینهسازی شبکه عکسبرداری، برمبنای افزایش دقت مدلسازی بوده است، به همین جهت، برای بررسی و ارزیابی مدلهای سه بعدی تولیدی در دو نسخه این نرمافزار، سناریوهای متفاوتی برای طراحی شبکه عکسبرداری تعریف شده و مدل سه بعدی تولیدی هر سناریو با یک مدل ریاضی به عنوان مدل مرجع مقایسه شدند. علاوه براین، در این پژوهش علاوه بر ارزیابی دقت مدل سه بعدی تولیدی، مدلسازی کامل در نرمافزار بهصورت اجرایی در حالتهای مختلف با دو بافت متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اینکه بافت تصویر تأثیر مستقیم بر کیفیت ابرنقطه دارد، برای بررسی کیفیت ابرنقطه تولیدشده به روش فتوگرامتری لازم است تا نقش بافت تصویر به همراه هندسه شبکه تصویربرداری بهطور دقیق مورد بررسی قرار گیرند. ازاینرو، علاوه بر بررسی وضعیت هندسی شبکه عکسبرداری، بافت تصاویر بهعنوان یک شاخص رادیومتریکی مورد ارزیابی قرارگرفته و تأثیر این دو عامل بر کیفیت ابرنقطه تولید شده بررسیشده است. درنتیجه تعداد بهینه تصویر با بافت مناسب برای ساخت یک مدل سهبعدی دقیق و باکیفیت تعیین شده است.روشها: برای مدلسازی یک شیء در روش فتوگرامتری بردکوتاه، تعدادی تصویر طبق شبکه از پیش طراحی شده از شیء مورد نظر اخذ شده و سپس، به کمک روش ساختار ناشی از حرکت (SfM)، ابرنقاط و مدل سهبعدی ایجاد میشود. اساس روش ساختار ناشی از حرکت، از نحوه ادراک اجسام توسط چشم انسان الگوبرداری شده است. روش ساختار ناشی از حرکت، امکان دستیابی سریع، خودکار و کمهزینه به دادههای سهبعدی را فراهم میسازد. این روش بهگونهای است که با استفاده از تصاویر متوالی پوششدار مربوط به یک شیء و پردازش تصویر، مدل سهبعدی دارای مختصات ایجاد میکند. پس از ساخت مدلهای سه بعدی بر مبنای سناریوهای تعریف شده در دو نسخه نرمافزار، در نرمافزار پردازش ابرنقطه Cloud Compare با ابرنقطه ریاضی (مرجع) مورد قیاس قرار گرفتند.یافتهها: یافتههای استفاده از تصاویر با بافت ساده حاکی از آن است که در نرمافزار Photoscan با افزایش تعداد تصاویر علاوه بر نویزی شدن ابرنقطه، میزان شباهت مدل ساخته شده به مکعب نیز، کاهش مییابد. بر اساس نتایج، بهترین مدل سهبعدی که شباهت زیادی با مکعب دارد مربوط به حالت چهارم (45 تصویر) با مقدار خطای 01/0 میلیمتر است. در مورد نرمافزار Metashape بهترین مدل مربوط به حالت سوم (90 تصویر) با مقدار خطای 05/0 میلیمتر است. از طرفی در حالات استفاده از تصاویر با بافت پیچیده، بهترین ابرنقطه مربوط به حالت چهارم (45 تصویر) با مقدار خطای 02/0میلیمتر در نرمافزار Photoscan و حالت سوم (90 تصویر) با مقدار خطای 04/0 میلیمتر در نرمافزار Metashape است. به طور کلی استفاده از شیء با بافت پیچیده موجب تناظریابی بهتر عوارض میشود. تصاویر با بافت پیچیده گرادیانهای پیچیده و به دنبال آن جهتهای گرادیان غیرهمسو تولید میکنند و در مقابل آن، تصاویر با بافت ساده گرادیانهای یکسان تولید میکنند. در نتیجه، وجود گرادیانهای پیچیده و غیرهمسو موجب به تناظریابی بهتر و پایدارتر و در نتیجه آن تولید نقاط گرهی و تراکم ابرنقطه متراکم بیشتر میشود.نتیجهگیری: نتایج، نشان داد که تعداد بهینه تصاویر و وجود بافت پیچیده تصویر تأثیر بسزایی در بهبود کیفیت ابرنقطه سهبعدی شیء دارند و با وجود عکسهای زیاد کیفیت مدل سهبعدی علیرغم صرف زمان پردازش زیاد افزایش نیافته و تنها موجب تراکم ابرنقطه شده که این افزایش تراکم به دلیل افزایش نویز در ابرنقطه است.
