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DISEGNO dell’ ARCHITETTURA II
Raddrizzamento fotografico
Le diapositive costituiscono unicamente una base per lo sviluppo della lezione e, come tali, non
sostituiscono in alcun modo i testi consigliati.
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Raddrizzamento fotografico
Il fotoraddrizzamento è la tecnica che ha come obiettivo
quello di misurare lunghezze (su uno stesso piano o su
piani diversi) ovvero di rilevare quantità metriche da
fotografie assegnate.
I materiali da cui partire sono foto aeree, terrestri,
metriche e non metriche.
Le immagini da trattare, possono essere in bianco e
nero, 256 colori.
“Digitale”deriva dal fatto che i fotogrammi da cui
effettuare le misurazioni devono essere in formato
digitale.
Questo passaggio, oggi è sostituito dall’avvento delle
fotocamere digitali, ma permette di operare anche con
pellicole tradizionali.
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Raddrizzamento fotografico
Il metodo è applicabile con buoni risultati nei casi in cui
si hanno distanze di presa limitate a causa di un
impedimento architettonico; ci sono oggetti piani come
mosaici, affreschi, pavimentazioni, prospetti senza
aggetti, per valutare lo stato di conservazione dei
manufatti o abusi effettuati su questi.
La tecnologia consente l’utilizzo di fotocamere non
metriche (comuni macchina fotografica) nel caso di
utilizzo delle fotocamere metrica (orientamento interno:
distanza principale e raggio principale ed esterno) i
risultati sono molto accurati.
L’operazione consiste nel passare da un’immagine
fotografica in prospettiva ad una in proiezione
ortogonale detta fotopiano
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Raddrizzamento fotografico: fotogrammetria
La fotogrammetria è l’insieme
delle procedure che utilizzano
immagini fotografiche di un
oggetto per ricavarne la
posizione, la forma e le
dimensioni. Tale operazione
viene fatta utilizzando le
prospettive fotografiche centrali
mediante osservazione
stereoscopica.
La visione stereoscopica, simula
la vista dell’occhio umano, che
avendo 2 punti di vista è
steriescopica. Questo consente,
entro certe distanze, di valutare
anche la profondità di un oggetto
e la sua distanza
dell’osservatore, oltre alla sua
larghezza ed altezza.
Sfruttando questo principio, con
un restitutore è possibile
prendere le misura da due
fotogrammi adiacenti.
Ripresa aerea per la mappatura del territorio dis_a
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Restituzione prospettica da una fotografia
Restituzione prospettica
La restituzione prospettica è
un procedimento di costruzioni
geometriche, basato sul
metodo della prospettiva.
Dall’immagine prospettica di
un oggetto, si determinano le
vere misure e grandezze
dell’oggetto stesso.
Sfruttando queste proprietà,
elaborando una fotografia
(immagine della realtà in
prospettiva) è possibile
effettuarne la restituzione
prospettica dell’oggetto
ripreso ottenendo una
proiezione ortogonale dello
stesso.
La fotorestituzione 3D è
finalizzata a riprodurre con
l'ausilio di fotografie, dei
modelli tridimensionali come
copie virtuali di manufatti
architettonici.
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Raddrizzamento fotografico
FASE I: RIPRESA FOTOGRAFICA
Operazione proiettiva: assegnato un centro di proiezione
proprio e un oggetto si determina una proiezione che comporta
una deformazione delle forme e grandezze reali in funzione
della distanza del centro stesso di ripresa.
La parte dell’oggetto più vicina all’osservatore ha una
maggiore definizione rispetto a quella più lontana.
L’oggetto ha un suo sistema di riferimento, ma occorre
considerare la posizione del piano della pellicola rispetto ad
esso che, come visto in altra parte del corso, se non è
parallelo all’oggetto genera la convergenza delle linee che
nella realtà risultano parallele.
Al fine di limitare la presenza delle “linee cadenti”,
bisognerebbe avere la lastra fotografica parallela al piano
dell’oggetto.
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Raddrizzamento fotografico
FASE II: CORREZIONE DELLA DISTORSIONE
Le foto dell'oggetto da rilevare, eseguite con
comuni macchine fotografiche dotate di diversi
obbiettivi, anche grandangolari, possono risultare
distorte. Questo dipendente dall’aberrazione
fotografica e può essere a barilotto o a cuscinetto
in base alla forma che assume un ipotetico
reticolo rettangolare.
I software di raddrizzamento fotografico eliminano
le distorsioni ottiche proprie degli obiettivi.
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Raddrizzamento fotografico FASE III: definizione delle misure note
Individuando le linee di fuga e specificando due
misure (orizzontale e verticale), il programma
raddrizza e mette in scala la fotografia,
eliminando la convergenza delle linee che nella
realtà sono parallele, restituendo una immagine
rettificata che può essere elaborata con
programmi CAD o per la ripresa diretta delle
misure, essendo questa una proiezione
ortogonale in una scala grafica nota.
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Raddrizzamento fotografico
Alcuni software per il raddrizzamento fotografico.
DIGICAD 3D
Fotogrammetria architettonica e cartografia
ALLPLAN PHOTO
Software per il rilievo fotografico con foto raddrizzamento e calibrazione su CAD
GIOTTO 3 –TRACE
Applicazione per il raddrizzamento di immagini fotografiche, il fotomosaico e la restituzione grafica
IMAGOLD
Software per gestione, fotoraddrizzamento e fotocomposizione di immagini per rilievi di facciate o
vettorializzazioni anche automatiche
PHOTOMETRIC
Software di raddrizzamento digitale
TRIDMETRIX
Software di fotoraddrizzamento
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Raddrizzamento fotografico
Un software di rilievo fotografico e fotoraddrizzamento con gli algoritmi di fotogrammetria consente di
correggere le deformazioni fotografiche, raddrizzare le immagini, identificare le linee di fuga e calibrare in
scala metrica l’immagine.
Permette, inoltre, di correggere le distorsioni con semplici operazioni sui punti chiave.
La calibrazione avviene in modo preciso con l'inserimento di due misure rilevate.
Consente di disegnare geometrie bidimensionali che poi saranno esportate verso qualsiasi CAD
unitamente all’immagine o separatamente. Possono essere esportate con vista raddrizzata o in
prospettiva. Un ulteriore dato fornito dal software sono i protocolli di rilievo, esportabili direttamente in
formato Excel o Word.
Ripresa fotografica Immagine raddrizzata Rilucidatura con l’immagine in sottofondo. dis_a
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Il software TriDmetriX permette una serie di operazioni mirate alla misura da eseguire
sulle
fotografie.
In particolare grazie al programma è possibile:
• la correzione della distorsione radiale prodotta dall'obiettivo, per aumentare la
precisione delle misure
• il raddrizzamento d'immagine mediante metodi diversi
• la mosaicatura, o unione di immagini raddrizzate
• l'estrazione di segmenti quotati i cui estremi possono non essere sul prospetto
dell'oggetto.
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Concetti di fotogrammetria utili all'uso efficace del programma .
Le tecniche fotogrammetriche si basano sul modello cosiddetto “pin-hole”, tale modello
concettuale rappresenta uno schema geometrico di sintesi di una fotocamera.
Gli elementi caratterizzanti sono:
-la lastra: la superficie sulla quale si forma l'immagine;
-il centro di proiezione: il punto di dimensioni infinitesime attraverso cui passa la luce
proveniente dall'esterno della fotocamera (C.P.),
tale punto è il centro dell’obbiettivo.
-il punto principale: il punto di intersezione tra la
lastra ed il raggio luminoso passante per il centro
di proiezione perpendicolare alla lastra (P.P.);
-la distanza focale: la distanza fra il centro
di proiezione ed il punto principale (F).
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Questi pochi elementi permettono di descrivere con regole geometriche la formazione
dell'immagine sulla lastra. Va aggiunto che tale modello non tiene conto delle deformazioni prodotte dal pacchetto di lenti della fotocamera. In altre parole la luce proveniente dall'esterno
non segue una traiettoria perfettamente rettilinea attraversando le lenti, come invece si
suppone immaginando che transiti per un punto di dimensioni infinitesime come il centro di
proiezione. Per tale motivo in cascata alla semplice proiezione geometrica si introducono delle
funzioni di correzione che tengono conto di questo fenomeno.
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INDICAZIONI SUL METODO DA USARE PER ESEGUIRE FOTOGRAFIE
Le immagini sono indipendenti dal programma e quindi di validità generale.
La fase di presa deve essere progettata per fornire al committente la qualità e precisione
richiesta. Fra le specifiche che vengono richieste al tecnico ci sono la precisione da ottenere o
almeno la scala delle rappresentazioni e delle tavole tecniche da presentare.
Va tenuto presente che l'errore di graficismo di una tavola stampata è pari a 0.2 mm. Se, ad
esempio, la scala della rappresentazione è 1:100 l'errore di graficismo sarà pari a 2 cm. Ne
segue che le immagini o le misure dovranno garantire un errore massimo pari a tale quantità.
Sulla base di tale dato le prese andranno progettate, noto l'oggetto da misurare ed il contesto in
cui è inserito, in funzione della strumentazione fotografica disponibile
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Installato e lanciato il programma è necessario
richiedere una chiave temporanea comunicando il
seriale del programma che si trova nel menù
HELP.
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Il software è composto da quattro finestre che permettono la gestione del progetto. Passiamo
all'analisi delle finestre.
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Finestra modi di lavoro
È la finestra che permette la gestione dei dati del progetto. Raccoglie le schede dei moduli di
lavoro.
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FASE 1. CORREZIONE DELLA DISTORSIONE.
Permette di eliminare la deformazione prodotta dall'obiettivo di una fotocamera. Può essere
usata con un metodo semplificato ad un solo parametro (che elimina circa il 95% della
deformazione) oppure fornendo i parametri del certificato camera se si ha a disposizione una
fotocamera digitale calibrata (calibrazione secondo standard ISP)
La scheda raccoglie gli strumenti per
individuare, modificare ed eliminare i poli-
segmenti, rettilinei nella realtà, che
sull'immagine vengono visti deformati. Indicando
al sistema alcuni di questi segmenti, fornendo
estremo iniziale, intermedio e finale, questo è in
grado di stimare il grado di distorsione
dell'immagine. Sono sufficienti due segmenti per
attivare il calcolo, anche se si raccomanda di
individuare un numero di poli-segmenti maggiore
ed inoltre di scegliere segmenti lunghi e ben
distribuiti su tutta l'immagine.
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FASE 1. CORREZIONE DELLA DISTORSIONE.
Permette di eliminare la deformazione prodotta dall'obiettivo di una fotocamera. Può essere
usata con un metodo semplificato ad un solo parametro (che elimina circa il 95% della
deformazione) oppure fornendo i parametri del certificato camera se si ha a disposizione una
fotocamera digitale calibrata (calibrazione secondo standard ISP)
La scheda raccoglie gli strumenti per
individuare, modificare ed eliminare i poli-
segmenti, rettilinei nella realtà, che
sull'immagine vengono visti deformati. Indicando
al sistema alcuni di questi segmenti, fornendo
estremo iniziale, intermedio e finale, questo è in
grado di stimare il grado di distorsione
dell'immagine. Sono sufficienti due segmenti per
attivare il calcolo, anche se si raccomanda di
individuare un numero di poli-segmenti maggiore
ed inoltre di scegliere segmenti lunghi e ben
distribuiti su tutta l'immagine.
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Dal menù FILE è possibile caricare l’immagine da trattare.
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La prima fase è la correzione della
distorsione dovuta all’obiettivo.
Si tracciano delle linee che nella
realtà sono rettilinee, inserendo
punto iniziale, secondo punto e
punto finale.
Con il tasto ALT+ la rotella del mouse è possibile ingrandire la
zona per l’inserimento del punto.
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Cliccando sul tasto della correzione rapida si ottiene la
richiesta del programma di definire la scala della nuova
immagine. Si consiglia di lasciare un fattore pari a 1.
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Questa visualizzata è
l’immagine senza distorsioni.
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FASE 2. RADDRIZZAMENTO CON METODO GEOMETRICO
Permette di raccogliere i dati geometrici, ossia segmenti verticali ed orizzontali, necessari al
raddrizzamento e al passaggio al modo di restituzione, per l'estrazione di segmenti 3D quotati.
Si tratta di inserire dei segmenti sull’immagine ricalcando gli spigoli della struttura in modo
prestabilito:
•Orizzontale da sinistra verso destra;
•Orizzontale avanti verso dietro;
•Verticale.
Maggiore è il numero di questi segmenti migliore sarà
la resa del raddrizzamento. Il minimo numero necessario
è di due segmenti per tipologia.
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FASE 2. RADDRIZZAMENTO CON METODO GEOMETRICO
I segmenti prescelti sono indicati con colori diversi.
Quindi non resta che effettuare il calcolo dei punti di fuga.
Se avrò assegnato tre tipi di linee potrò effettuare il calcolo
con 3 punti di fuga. dis_a
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FASE 2. RADDRIZZAMENTO CON
METODO GEOMETRICO
Effettuato il calcolo saranno attivi i tasti
sulla barra degli strumenti per il
raddrizzamento.
Il programma chiederà di definire lo spazio
sull’immagine da raddrizzare ed effettuerà
il raddrizzamento della zona designata.
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FASE 3. ESPORTARE LIMMAGINE IN SCALA
Sarà possibile esportare l’immagine in scala dall’ultimo
pannello, inserendo almeno una misura nota, potrò
esportare in .dxf e caricarla in autocad per la rilucidatura
completa.
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Con successivi raddrizzamenti sarà possibile eseguire il fotomosaico per ottenere l’intero prospetto
in scala da rilucidare.
Permette di unire due immagini raddrizzate specificando un minimo di due punti in comune. Se
sono stati collimati punti in comune la mosaicatura verrà eseguita sfruttando tali vincoli anche in
presenza di immagini georeferenziate. Questa modalità di lavoro è indipendente dagli altri moduli;
le immagini da unire possono avere qualsiasi origine e scala.
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