Συγκριτική αξιολόγηση φωτογραμμετρικών μεθόδων συλλογής τρισδιάστατης πληροφορίας

Abstract

Στόχος της Διπλωματικής Εργασίας αυτής, είναι η αξιολόγηση τριών μεθόδων συλλογής τρισδιάστατης πληροφορίας, μέσω της σύγκρισης τριών τρισδιάσταστων μοντέλων του ίδιου αντικειμένου που έγιναν από αυτές.Η εφαρμογή πραγματοποιείται στο άγαλμα του Γίγαντα στο χώρο της Αρχαίας Αγοράς των Αθηνών, ενώ τις αξιολογούμενες μεθόδους αποτελούν η σάρωση με χρήση επίγειου σαρωτή laser, Leica Scanstation2, η μοντελοποίηση με χρήση εικόνων και συγκεκριμένα το εμπορικό λογισμικό PhotoModeler Scanner και η τρισδιάστατη μοντελοποίηση μέσω σύνθεσης χαρτών βάθους, με την ελεύθερη διαδικτυκή υπηρεσία ARC3D αι το πρόγραμμα MeshLab. Η συλλογή των δεδομένων περιλαμβάνει την τοποθέτηση ειδικών κωδικοποιημένων και ειδικών ανακλαστικών στόχων στην επιφάνεια του αγάλματος, τη λήψη επικαλυπτόμενων εικόνων περιμετρικά του, την εκτέλεση σαρώσεων και την πργματοποίηση τοπογραφικών μετρήσεων. Για την πραγματοποίηση των σαρώσεων, ο σαρωτής τοποθετήθηκε σε σκαλωσιά ύψους δύο μέτρων. Ακολουθεί επεξεργασία των δεδομένων με χρήση των προγραμμάτων Cyclone, MeshLab, Geomagic Studio και PhotoModeler Scanner από τα οποία προκύπτουν τα τελικά τρισδιάστατα μοντέλα του αγάλματος. Για κάθε μοντέλο, προσδιορίζεται η ακρίβειά του και για κάθε ζεύγος μοντέλων πραγματοποιούνται τεσσάρων ειδών έλεγχοι που περιλαμβάνουν τη σύγκριση των συντεταγμένων κοινών σημείων μεταξύ των τριών μοντέλων, την τρισδιάστατη σύγκριση συνταύτισής τουςμε δύο διαφορετικές μεθόδους και τον έλεγχο συνταύτισης δώδεκα οριζοντίων τομών που εξάγονται από το κάθε μοντέλο. Κατά τη διαδικασία σύγκρισης των τριών μοντέλων, τα παραγόμενα από τα δεδομένα του τρισδιάστατου σαρωτή και από το λογισμικό PhotoModeler Scanner παρουσιάζουν τις χαμηλότερες τιμές απόκλισης σε όλους τους τύπους ελέγχων που υποβάλλονται Οι μεγαλύτερες τιμές αποκλίσεων, παρατηρούνται στο μοντέλο που προκύπτει από τη σύνθεση των χαρτών βάθους. Μεταξύ των τριών μοντέλων, οι μέσες αποκλίσεις που παρατηρούνται, κυμαίνονται από 1.2 έως 3.1 εκατοστά, ενώ η μέγιστη τιμή του μέσου όρου απόκλισης των συντεταγμένων των στόχων φτάνει τα 2.7 εκατοστά.

This diploma thesis aims to evaluate three methods for 3D dT acquisition, through the comparison of the 3D models that were created by each one. The implementation took place at the statue of a Giant in the Ancient Agora of Athens. The methods to be evaluated were (a) terrestrial laser scanning using the Leica Scanstation2 terrestrial laser scanner, (b) image-based modeling, especially using the PhotoModeler Scanner software by Eos Systems Inc. and (c) the free web based 3D reconstruction service ARC3D. During the fieldwork, two sets of coded and reflective targets were placed in or around the statue. Data acquisition included taking overlapping photographs around the statue, scanning and surveying measurements. To perform laser scanner acquisition, the scanner had to be placed on a 2 m high scaffolding. The final 3D models of the statue were constructed through suitable data processing using Cyclone, MeshLab, Geomagic Studio and PhotoModeler Scanner software. In each model, the coordinates of the coded targets were compared to those of the other ones, and deviation checks between models' surfaces were conduvted. deviation checks were performed between twelve cross sections of each model. The lowest deviation values were detected in the case of the Laser Scanner model, whereas maximum deviations were detected on the ARC3D model. 3D matching analysis reveals deviation ranging from 1.2 cm to 3.1 cm, while averaging deviation of the coordinate checks lies below 2.7 cm.