Fotografie, qualità immagini e rilievo fotografico

Durante la primavera-estate 2017 sono stati eseguiti i rilievi fotografici necessari ad ottenere le immagini per eseguire le ricostruzioni 3D basandosi sulla tecnica della SfM. In totale sono state eseguite 1440 fotografie, organizzate in 9 date. In particolare, nelle 9 date sono stati effettuati 80 scatti a pianta, per un totale di 160 fotografie per ogni giornata di rilevamento.

Durante la fase di creazione delle nuvole di punti e dei modelli 3D sono emersi alcuni possibili miglioramenti riguardanti le fotografie di partenza.

In primo luogo, non è stata utilizzata una macchina fotografica adatta alla SfM. Come già detto, in questo caso è stata impiegata una Canon Ixus 125 HS, una macchina digitale compatta, mentre una fotocamera Reflex sarebbe risultata più versatile.

Innanzitutto, utilizzando una Reflex, sarebbe stato più semplice impostare una lunghezza focale fissa e costante per standardizzare le fotografie durante l’anno. Inoltre, nel caso di una fotocamera Reflex, sarebbe stato possibile variare le impostazioni ISO a piacere, ottenendo immagini più costanti dal punto di vista della luminosità.

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Un problema delle immagini raccolte durante l’anno è stato quello di non risultare omogenee per quanto riguarda la luminosità e il bilanciamento del bianco. Per superare questa differenza le immagini sono state modificate in Photoshop.

Se si fosse utilizzato una macchina fotografica Reflex, sarebbe stato possibile scattare le immagini in formato Raw anziché Jpg. In questo modo si sarebbero ottenuti due miglioramenti. Il primo sarebbe stato quello di rendere più semplice ed automatizzabile il bilanciamento del bianco e della luminosità delle foto attraverso Photoshop. Inoltre, sarebbe stato possibile eseguire delle modifiche molto più marcate delle immagini, in modo da migliorarne al massimo la qualità. Scattare nel formato Raw avrebbe comunque richiesto un maggiore lavoro di post-produzione. In aggiunta, alla fine del processo di modifica, sarebbe risultata necessaria la conversione di tutte le immagini in un formato visibile, ad esempio Tiff o Jpg.

Un altro semplice ma indispensabile accorgimento per migliorare la qualità degli scatti sarebbe quello di valutare attentamente il momento e le condizioni meteorologiche delle date di rilievo. In alcuni casi, per necessità, le fotografie sono state effettuate in mattinate di vento/brezza, questo fatto peggiora la qualità degli scatti per la SfM dal momento che muove le foglie dalla posizione normale, causando un aumento del rumore dei modelli e delle difficoltà nelle ricostruzioni.

Molto importante risulta anche la condizione di luce del cielo. Le foto devono essere scattate all’alba oppure al crepuscolo, in modo da ridurre la luminosità del cielo ed annullare la luce diretta sulla pianta. Infatti, al variare delle condizioni di illuminazione delle immagini varia anche il modo in cui Photoscan allinea le immagini ed estrae i punti per creare le Point Cloud. Da questo ne comporta che i rilevamenti vanno eseguiti molto presto al mattino. In alcuni casi la parte finale dei rilievi è stata eseguita al limite di queste condizioni di luce, rendendo necessaria la correzione delle immagini con il software

Photoshop.

Il cielo nuvoloso risulta essere un buon compromesso per allungare il lasso di tempo utile per l’esecuzione del rilievo fotografico.

Eseguendo il processo di ricostruzione 3D è risultato evidente un ulteriore possibilità per migliorare la tecnica fotografica e quindi facilitare la creazione dei modelli.

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Nel rilievo è necessario utilizzare più target artificiali anziché solo due. Questo perché i target fungono da punti di riferimento univoci e altamente riconoscibili, possono quindi essere sfruttati per l’allineamento delle foto, sia che il programma operi in maniera automatica sia che si lavori in modo manuale.

Una proposta è quella di aumentare i target fino ad otto per pianta, anche di dimensioni minori rispetto a quelle attuali, e di utilizzare 4 coppie di colori differenti.

In questo caso gli obiettivi artificiali andrebbero posizionati non più all’interno della chioma, ma due nella parte bassa della chioma del lato Est, due nella parte alta e gli altri quattro nella stessa posizione ma nel lato Ovest opposto. Inoltre, i target dovrebbero mantenere la stessa distanza fra loro.

I colori dei target andrebbero due per parte, in modo che il programma possa distinguere in modo univoco le immagini appartenenti al lato Ovest oppure a Quello Est.

L’aumento del numero di target può facilitare il riconoscimento ed il posizionamento delle fotografie da parte del programma Photoscan, superando anche i problemi dovuti ad immagini troppo ravvicinate che non inquadrano sufficienti punti caratteristici oppure con campo di visione ristretto. Sempre sui target è molto semplice posizionare i markers per l’allineamento manuale dei Chunk e la successiva unione, quindi più obbiettivi artificiali significa anche più posizioni univoche per l’unione dei vari Chunk fotografici.

Inoltre, un’altra proposta per migliorare il rilievo è quella di incollare dei piccoli cerchi di carta colorata sulle foglie più alte della chioma. In questo modo si possono avere più punti di riferimento nel momento dell’unione dei due lati della ricostruzione, che risulta essere uno dei passaggi più delicati.

Un ulteriore aspetto su cui porre l’attenzione è quello riguardanti le posizioni di scatto delle immagini. Per migliorare la fase di ricostruzione dei 3D è necessario aumentare la sovrapposizione fra le varie fotografie. Questo fatto è ottenibile aumentando le distanze di scatto dalla pianta oppure utilizzando una macchina fotografica munita di un obiettivo con un campo di visuale più largo. Per un ulteriore miglioramento della tecnica fotografica andrebbero scattate delle immagini anche in corrispondenza del filare, nel suo senso longitudinale, in modo da avere delle immagini che coprano tutta la pianta e possano ridurre eventuali problemi di unione dei due lati della pianta ricostruiti separatamente.