Progetto delle stazioni fotografiche

L’acquisizione della presa frontale e la relativa distanza rispetto all’elemento che si vuole restituire sono i parametri che condizionano le successive stazioni fotografiche; la distanza dall’oggetto, infatti, rappresenta il raggio dell’ipotetica circonferenza lungo la quale verranno individuati i punti di stazionamento da cui effettuare le prese fotografiche. L’accuratezza del rilievo finale è funzione della precisione con cui si determina questo raggio e la successiva distanza tra le stazioni. I passi da seguire sono così schematizzati:

• individuazione della distanza frontale da dove si scatta la foto (R); • eventuale collocazione di marche artificiali a terra e sull’oggetto

da rilevare;

• ad intervallo di circa 0,1-0,15R si dispongono le marche a terra lungo l’ipotetico arco di circonferenza; qualora in una stazione sia necessario effettuare più prese in verticale è comunque sconsigliabile alzare e abbassare ripetutamente il tripode in ogni stazione;

• gli scatti fotografici vengono acquisiti eseguiti mantenendo le stesse condizioni di luminosità e stessa distanza focale.

5. Il rilievo di dettaglio

125 5.8.3 Acquisizione dati

Se durante la fase di rilievo si sono utilizzate delle marche, il progetto viene aperto seguendo la modalità Automated Coded Target Project: le immagini saranno così importate ed automaticamente riconosciute le relative marche dal software.

Se invece non sono stati utilizzati targets, allora le immagini andranno importate secondo la modalità Points Based Project e la ricerca dei punti omologhi avverrà in modo manuale solamente nella successiva fase di registrazione.

5.8.4 Il processamento dei dati

Una volta caricate le immagini nel software, è preferibile individuare in modo manuale 10-15 punti corrispondenti, ugualmente distribuiti, in tutte le fotografie. Noti i parametri della camera fotografica, precedentemente calibrata, il software ci permetterà di effettuare un primo calcolo di registrazione.

Il primo processo di registrazione ci aiuta nella collimazione dei punti successivi, consigliando con intersezioni di linee la posizione del punto omologo. Se l’oggetto da rilevare presenta una texture particolare che suggerisce molti targets naturali è possibile, tramite uno specifico algoritmo, individuare automaticamente punti addizionali.

Collimati manualmente i punti omologhi si prosegue con la registrazione dei diversi modelli, valutandone la qualità del processo attraverso l’errore medio globale dell’intero progetto: infatti, verrà restituito il punto che presenta l’errore massimo e la presa in cui è presente. Così è possibile diminuire il valore dell’errore ottenuto ri-individuando questo punto e ripetendo tutto il processo di registrazione.

Alla fine di questo primo processo si sono ottenuti come dati di output diverse nuvole di punti tra di loro georeferenziate; prima di processare questi diversi modelli conviene individuare la cosiddetta area di restituzione. È possibile sul modello così ottenuto – ancora formato a sua volta da differenti modelli –, definire l’origine degli assi, il sistema di riferimento e il valore della distanza tra due punti, in modo da poter scalare l’intero progetto. Così, specificando le coppie di immagini da processare secondo la modalità stereoscopica, la distanza in mm tra due punti, oltre l’altezza al di sopra e al di sotto del piano di riferimento individuato che si vuole restituire, si ottiene un unico modello triangolato.

Matrici geometriche del decoro architettonico. Photo scanning, reverse engineering e processi CAD/CAM

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Collimazione dei punti omologhi

Individuazione dell’area da processare e restituire

Prima di ottenere la mesh conviene eseguire diverse operazioni di editing quali: rimozione di punti isolati o eventuali scie di punti; riduzione dei punti nelle zone di sovrapposizione; riduzione del rumore; merge; triangolazione della nuvola di punti; riduzione dei triangoli che non alterino la geometria; chiusura dei vuoti.

5. Il rilievo di dettaglio

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Orientamento relativo

Editing e individuazione delle coppie di immagini per generare il modello triangolato

Solo così si ottiene un unico modello unito con la mesh che si sovrapporrà alla nuvola di punti (allo scopo conviene inserire uno specifico layer che all’occorrenza può essere sempre spento).

Una volta trasformato il modello in una mesh è possibile visualizzarlo in differenti modalità: wireframe, superficie o con texture. In quest’ultimo caso è possibile specificare la foto da cui vogliamo prendere la texture e/o creare uno specifico materiale da associare al modello.

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Dall’immagine fotografica al modello tridimensionale mappato della propria texture

5. Il rilievo di dettaglio

129 L’accuratezza del rilievo dipenderà dalla risoluzione e dalla calibrazione della camera fotografica, dall’angolo di convergenza tra le foto, dal numero di punti collimati, dalla loro distribuzione sull’immagine e su quante fotografie sono presenti, dal ricorso a marche artificiali o naturali. Nel valutare se tale metodologia può essere utilizzata in modo soddisfacente per la restituzione grafica delle composizioni decorative, è stato necessario tener conto oltre che della complessità della procedura implementata (in alcuni casi, ad esempio, le condizioni meteorologiche avverse, la variazione della luminosità che si ha durante il giorno o semplicemente le ombre portate o autoportate comportano un sensibile aumento del grado di difficoltà), del livello di accuratezza del modello tridimensionale finale e del costo della tecnologia

Nello specifico, la precisione ottenuta – confrontando le misure digitali con quelle su alcuni punti di controllo – è risultata caratterizzata da un valore della deviazione standard inferiore ai 2 mm (anche se la distribuzione dei punti non è omogenea ma particolarmente densa nelle regioni che presentano texture particolarmente variegate). Direttamente correlata alla posizione e alla densità dei punti collimati sarà anche la qualità del DEM.

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5. Il rilievo di dettaglio

131 Il risultato finale è stato un modello tridimensionale fotorealistico ad alta risoluzione, visualizzabile in ambiente PMS o esportabile nei più diversi formati cad: 3DS (3D Studio), 3DM (Rhino), DXF, KMZ (Google Earth) OBJ (Wavefront), STL (Stereo-lithography), VRML, ecc.

La possibilità di osservare il modello ombreggiato, senza texture, è risultato molto utile per analizzare il rilievo del decoro, senza l’influenza delle variabili cromatiche; specifiche sezioni trasversali possono contribuire allo studio della morfologia delle incisioni.