Documentazione PixySFM v.1.2pixysfm.com/download/pixyworkflow.pdf · Il modello ricostruito è...

Documentazione PixySFM v.1.2.9

1

PIXYSFM Manuale d’uso

Sommario

1. Introduzione ...................................................................................................................................................... 2

1.1. Requisiti di sistema .................................................................................................................................... 2

1.2. Installazione ............................................................................................................................................... 2

1.3. Versione Dimostrativa ............................................................................................................................... 3

1.4. Acquisto ..................................................................................................................................................... 3

2. Per iniziare ......................................................................................................................................................... 3

2.1. Le fotografie .............................................................................................................................................. 3

2.2. La Finestra Principale ................................................................................................................................. 4

3. Processo di ricostruzione .................................................................................................................................. 5

3.1. Crea un progetto / Apri progetto .............................................................................................................. 5

3.2. Importa le fotografie ................................................................................................................................. 6

3.3. Target e punti di controllo ....................................................................................................................... 10

3.4. Riconoscimento dei target nelle fotografie ............................................................................................. 11

3.5. Associa i GCP alle fotografie .................................................................................................................... 13

3.6. Ricostruzione della nuvola di punti sparsa .............................................................................................. 14

3.7. Georeferenziazione con i punti di controllo (GCP) .................................................................................. 17

3.8. Ricostruzione della nuvola di punti densa ............................................................................................... 19

3.9. Editing della nuvola ................................................................................................................................. 20

3.10. Creazione Piani sul modello ................................................................................................................. 21

3.11. Ricostruzione delle superfici ................................................................................................................ 22

3.11.1. Superficie a mesh triangolare .......................................................................................................... 22

3.11.2. Ricostruzione dell’ortofoto .............................................................................................................. 24

3.11.3. Ricostruzione del DEM (Digital Elevation Model) ............................................................................ 26

4. Esportazione delle nuvole ............................................................................................................................... 27

4.1. Esportazione dei parametri di calibrazione ............................................................................................. 28

5. Comandi in breve ............................................................................................................................................ 29


2

1. Introduzione

Benvenuto in PIXYSFM.

PixySFM è un programma che ricostruisce un modello 3D partendo da una sequenza di fotografie. L’intento

del programma è di semplificare la ricostruzione di modelli mantenendo il rigore della fotogrammetria. Il

processo di costruzione è automatico e viene rappresentato con una sequenza di passi nell’interfaccia del

programma. Il modello ricostruito è composto da una nuvola di punti 3D e da superfici quali una mesh a

triangoli, un’ortofoto e un modello con le quote o Digital Elevation Model (DEM). Nella ricostruzione del

modello, PixySFM utilizza tecniche che rientrano nelle aree di studio denominate “Structure from Motion”

e “Multi-View Stereo” per estrarre informazioni dalle fotografie. Il sito del programma è

www.pixysfm.com.

Per informazioni sulle caratteristiche di PixySFM è possibile inviare una e-mail a: [email protected].

Per richiedere supporto è possibile inviare una e-mail a: [email protected]

1.1. Requisiti di sistema PIXYSFM è un programma che richiede risorse computazionali adeguate. Esso può utilizzare tutte le

unità computazionali (CPU cores) ed è consigliabile non eseguire altri processi durante la

computazione.

Requisiti minimi:

Sistemi operativi: Windows 10/8.1/8/7 (Win 7 SP1) 64 bit

Processore: Intel i5 2.60GHz o un processore equivalente

Memoria: 2GB di RAM

Hard Disk: 8GB di spazio libero

Scheda grafica: scheda video compatibile con OpenGL 4.5 e 256 MB di Ram dedicata

Requisiti di sistema raccomandati:

Sistemi operativi: Windows 10/8.1/8/7 (Win 7 SP1) 64 bit

Processore: Intel Quad-core o superiore o AMD CPU

Memoria: 16 GB o superiore di Ram

Hard Disk: 10 GB di spazio libero su SSD drive

Scheda grafica: scheda video compatibile con OpenGL 4.5 con almeno 1GB di Ram dedicata

1.2. Installazione L’esecuzione dell’installazione richiede che l’utente abbia i privilegi di Amministratore del sistema

Operativo. La sequenza di installazione è semplice ed è configurata con un percorso predefinito di passi

fino alla installazione del programma e dei componenti necessari alla sua esecuzione.

http://www.pixysfm.com/



3

1.3. Versione Dimostrativa Al fine di consentire una valutazione del prodotto, il programma può essere scaricato dal sito

www.pixysfm.com ed utilizzato per il periodo di tempo indicato nel dialogo che compare all’avvio del

programma.

1.4. Acquisto L’acquisto può essere effettuato sul sito www.pixysfm.com dove esiste la possibilità di acquisto on line.

Dopo l’acquisto, tramite e-mail, verrà inviato un codice di attivazione del prodotto.

Alla ricezione del codice di attivazione, click sul pulsante “HO IL CODICE DI ATTIVAZIONE > >” (freccia in

Fig.1) ed incolla il codice nello spazio d’inserimento proposto. Il programma diventa attivo senza

limitazioni di utilizzo. Il processo di attivazione lega la chiave del prodotto al computer su cui è stato

installato il programma.

Figura 1 Attivazione del prodotto

Se si riscontrano problemi nell’attivazione del prodotto, potete contattarci all’indirizzo [email protected].

2. Per iniziare 2.1. Le fotografie Le fotocamere digitali di fascia alta producono fotografie di migliore qualità e quindi il modello ricostruito è

più vicino alla realtà che rappresenta. E’ un fatto noto ma è utile ricordarlo. Si ricordi che il numero di

megapixel non determina la qualità della macchina fotografica. Uno tra gli indicatori possibili è il rapporto

tra la dimensione del sensore e il numero di pixel delle immagini, con il consiglio di una dimensione minima

del pixel di 3 micron.

Adottare alcune regole nell’esecuzione delle fotografie consente di generare migliori modelli:




4

- evitare fotografie mosse o con effetti di trascinamento;

- l’illuminazione deve essere adeguata;

- sovrapposizione tra le fotografie: 80% lungo il percorso e 70% tra foto affiancate;

- mantenere la stessa distanza tra la fotocamera e l’oggetto;

- le fotografie dovrebbero contenere dettagli distinti e non essere omogenee;

- utilizzare la stessa fotocamera e lo stesso gruppo ottico per un dataset di immagini;

- Meglio eccedere nel numero di fotografie piuttosto che scarseggiare, in modo speciale sui dettagli

rilevanti.

2.2. La Finestra Principale La finestra principale del programma è composta da (Fig. 2):

1) una sequenza di pulsanti corrispondenti alle fasi di lavoro in cui è stata suddivisa la creazione di un

modello.

2) un’area di lavoro suddivisa in tre sezioni:

a) a sinistra compaiono i dati del progetto;

b) al centro il visualizzatore di immagini e modello, veste grafica;

c) a destra il registro delle operazioni eseguite, spazio LOG.

3) Il visualizzatore ha 2 impostazioni di visualizzazione, attraverso 2 schede di selezione posizionate alla

base con etichette 2D, 3D: 2D per visualizzare le fotografie e 3D per visualizzare il modello.

Figure 2 Finestra principale di PixySfM

Nelle sezioni successive verrà analizzato il processo di ricostruzione.

La ricostruzione di un modello è un processo a cascata, suddiviso in fasi e in cui i risultati di una fase

vengono utilizzati dalla fase successiva. E’ utile controllare i risultati prodotti da ogni fase per evitare la


5

propagazione degli errori. Ad es. il controllo delle fotografie importate consente di eliminare l’utilizzo di

fotografie “mosse” o contenenti altri errori ed evitare la conseguente propagazione degli errori. In

generale, ogni fase può essere eseguita singolarmente, ma necessita del risultato della fase precedente per

un’esecuzione corretta.

All’avvio del programma compare anche una finestra d’interfaccia a carattere (Command). In essa PixySFM

inserisce lo stato di esecuzione del programma con una granularità maggiore rispetto allo spazio di

registrazione delle operazioni che trovate nella finestra principale.

3. Processo di ricostruzione La creazione di un modello è stata suddivisa nelle seguenti FASI:

3.1 Crea un progetto.

3.2 Importa le fotografie.

3.3 Importa gli eventuali punti di controllo (Ground Control Points).

3.4 Associa i GCP alle fotografie

3.5 Ricostruzione della nuvola di punti sparsa.

3.6 Georeferenziazione.

3.7 Ricostruzione della nuvola di punti densa.

3.8 Ricostruzione di superfici:

3.8.1 Mesh a triangoli

3.8.2 Ortofoto

3.8.3 Digital Elevation Model (DEM)

3.1. Crea un progetto / Apri progetto Crea un nuovo progetto con il pulsante indicato da freccia in Fig. 3 oppure Apri progetto esistente con

pulsante cartella. In Crea, seleziona la cartella di salvataggio dei dati. In Apri, seleziona il file con estensione

“.pmp” relativo al progetto che si vuole aprire.


6

Figura 3 Crea un progetto

Nel caso di nuovo progetto, il programma crea una struttura di cartelle in cui memorizza i dati del progetto.

3.2. Importa le fotografie In questa fase vengono importati i parametri interni delle fotocamere.

Click sul pulsante con il simbolo della macchina fotografica e seleziona la cartella contenente le fotografie.

Prima dell’importazione compare un dialogo di conferma della fotocamera utilizzata (Fig. 5). Se la

fotocamera non è presente nella lista di fotocamere si può aggiungere con un click sul pulsante “+” e

impostando gli opportuni parametri, quali la dimensione del sensore e la lunghezza focale.

Figura 4 Importazione delle fotografie


7

Figura 5 Conferma o imposta i parametri della fotocamera

Nel dialogo possono essere inseriti i parametri di calibrazione della fotocamera quali i fattori di distorsione

delle lenti suddivisi in tipo radiale (K1, …) e tangenziale (T1, T2). Per il rilievo fotografico è possibile

utilizzare diverse macchine fotografiche e in questo caso, l’insieme delle macchine fotografiche compare

nel dialogo di Fig. 5.

Se la macchina fotografica è presente ma ha i parametri di dimensioni sensore o lunghezza focale

incompleti, esegui il pulsante “Applica” in modo che il programma aggiorni i parametri con valori corretti.

Se la macchina fotografica usata per il rilievo fotografico non compare tra quelle già inserite, si può

aggiungere con click sul pulsante “+” della Fig. 5:


8

Figura 6 Aggiungi macchina fotografica

Nel dialogo devono essere inseriti almeno i parametri del Modello camera, Dimensioni del sensore,

larghezza ed altezza, e Lunghezza focale.

Dopo l’importazione compare la lista delle fotografie come foglie dell’albero documentale che ha per radice

la macchina fotografica che le ha generate. Con doppio click sul nome di una foto, essa compare nel

visualizzatore.


9

Figura 7 Visualizza una fotografia

Selezionando una fotografia, tasto destro del mouse compare un menu contestuale in cui possiamo

Visualizzare, Disabilitare, Abilitare, Rimuovere dalla lista.

La voci “Selezionare nella visualizzazione 3D” del modello potrà essere usata con la visualizzazione delle

camere sul modello di punti ricostruito. Per la voce “Rileva target” si veda il paragrafo 3.4.

Figura 8 Gestione della fotografia

Le fotografie possono essere in formato “.jpg”, “.png”, “.bmp”. Se le fotografie contengono il dato di

georeferenziazione, presente nel formato Exif, esso verrà letto durante l’importazione.


10

Flusso di lavoro. Si consiglia di verificare ora la correttezza delle fotografie, scartando le eventuali

inadeguate perchè “mosse” o con effetti da trascinamento. Si evita così di propagare errori nelle successive

fasi di ricostruzione del modello.

Il modello può essere ricostruito con l’utilizzo o meno di target e punti di controllo (GCP). Si noti che la

ricostruzione fotogrammetrica senza punti di controllo non consente l’applicazione di una misura

consistente sul modello ricostruito. Usando target e GCP aumenta la precisione del modello e la sua

accuratezza rispetto all’originale. Per la ricostruzione di un modello senza target e GCP si può proseguire

con il par. 3.5.

3.3. Target e punti di controllo Target

I target devono essere posizionati in modo da riprodurre il perimetro dell’oggetto/terreno da rilevare. Se

possibile inserire un target al centro dell’area d’interesse.

Nel caso del rilievo e ricostruzione di un oggetto di dimensioni limitate, es. statua, oggetto meccanico, è

necessario posizionare almeno 4 target alla base dell’oggetto come se fossimo nel piano X,Y di un sistema

locale (X, Y, Z), dove il primo punto ha coordinate (0, 0, 0) e misurare le distanze degli altri punti a contorno

dell’oggetto.

Il target corrispondente ad un punto di controllo deve comparire in almeno 2 foto.

Punti di controllo

I punti di controllo sono punti corrispondenti ai target sulle fotografie. Essi sono stati rilevati con uno

strumento di misura quale stazione totale, antenna GPS, metro, …. Il sistema di riferimento dei punti può

essere:

- Globale, proiezione cartografica UTMnnN/S con nn relativo al fuso in cui è stato eseguito il rilievo

(es. 32 o 33 o 34 per l’Italia).

- Locale, Coordinate locali, relative allo strumento di acquisizione.

Nel programma, click sul pulsante indicato nella freccia in Fig. 9, compare un dialogo per l’inserimento dei

punti di controllo. Nel dialogo selezionare il sistema di riferimento dei punti: Globale o Locale. I punti

possono essere inseriti:

1) a mano, inserendo le coordinate nei controlli Easting, Northing, Elevation e click sul pulsante

“Aggiungi”;

2) in automatico da un file .txt/.csv il cui formato indica:

campi previsti: ID numerico, Est (x), Nord (y), Elevazione (z)

separatori: spazio, carattere tab. ‘;’, ‘,’

separatore decimale: ‘.’ (si

veda dialogo di Fig. 9)


11

Figura 9 Importa i punti di controllo

Nel controllo in basso a sinistra sono visualizzati i punti di controllo importati (Fig. 10).

Figura 10 Lista i punti di controllo importati

3.4. Riconoscimento dei target nelle fotografie Dopo l’inserimento delle fotografie nel progetto è possibile eseguire l’algoritmo di rilevamento dei target

nelle fotografie. L’algoritmo è stato impostato per il riconoscimento dei seguenti target:


12

Figura 11Modello del target riconosciuto

Il programma di rilevamento target può essere eseguito su una singola fotografia o su tutte le fotografie del

progetto. Nel primo caso è sufficiente selezionare la fotografia, tasto destro del mouse e selezionare la

voce “Rilevamento target…”. Nel caso di elaborazione su tutte le fotografie abbiamo il menu a discesa,

associato alla voce Pipeline del menu principale, in cui compare la voce Rilevamento target…

Figura 12 Rilevamento target su tutte le fotografie

Selezionando la voce “Rilevamento target…” compare il seguente dialogo in cui è possibile impostare la

Tolleranza, cioè il limite inferiore al numero di riconoscimenti per essere considerato un target. Poiché

l’algoritmo itera la ricerca del target sull’immagine, questo limite inferiore limita il numero dei falsi positivi.

Figura 13Imposta la tolleranza

Per ogni target trovato in una fotografia, l’algoritmo assegna un identificatore specifico.


13

Figura 14 Identificatori di target

3.5. Associa i GCP alle fotografie Per la georeferenziazione sono necessari almeno 3 punti di controllo, meglio 4 o più. Ogni punto di

controllo deve essere inserito in almeno 3 foto. L’inserimento può avvenire nel seguente modo: seleziona

l’immagine contenente il target del punto di controllo, se è stato eseguito l’algoritmo di Rilevamento dei

target seleziona un target e, destra mouse, imposta il punto di controllo corrispondente.

Figura 15 Associa un GCP ad un target

Se non è stato eseguito l’algoritmo di riconoscimento o il target non è stato riconosciuto, seleziona il centro

del target e tasto destro mouse inserisci il punto di controllo corrispondente, come in Fig. 16.


14

Figura 16 Inserisci il punto di controllo nel target corrispondente sulla fotografia

Ogni volta che inseriamo un punto di controllo in un’immagine, nello stesso punto presente in tabella dei

punti, in basso a sinistra, vengono inserite le coordinate immagine del punto.

Cancella punto inserito su immagine. Per cancellare un eventuale inserimento errato, è sufficiente che

selezioniamo il punto nella tabella in basso a sinistra e cancelliamo l’associazione con un click sul pulsante

“Canc”.

L’esecuzione dell’algoritmo di Riconoscimento dei target e l’associazione con i GCP genera un

aggiornamento dei nomi delle fotografie con il numero di GCP associati e di target riconosciuti.

Figura 17Numero di GCP e di target per fotografia

3.6. Ricostruzione della nuvola di punti sparsa In questa fase viene eseguita la prima ricostruzione 3D dell’oggetto o della scena fotografata, definita con

nuvola di punti sparsa. Inoltre vengono calcolati i parametri esterni delle fotocamere, posizione ed

orientamento. In particolare questa fase può essere suddivisa in sottofasi:


15

- calcola i punti caratteristici delle fotografie

- calcola gli accoppiamenti (matching) dei punti

- Bundle adjustment: calibrazione delle macchine fotografiche

- Calcolo delle posizioni relative

Click sul pulsante indicato in Fig. 18 per calcolare la nuvola di punti 3D sparsa. Si apre un dialogo per

impostare i parametri del calcolo.

Figura 18 Imposta i parametri di calcolo

Matching immagini

Nel dialogo selezionate, con una spunta, l’insieme di immagini da

elaborare, il numero di processori da utilizzare per il calcolo e se usare

dati GPS.

Se selezionate il numero di CPU proposto, cioè tutte le CPU per PIXYSFM,

il calcolo satura l’uso delle CPU e quindi avrete difficoltà ad utilizzare altri

programmi fino al termine del calcolo.

Usa dati GPS: usa i dati GPS del formato Exif eventualmente presenti nelle

fotografie.

Quota di volo/Distanza da oggetto: l’impostazione consente di ridurre i

tempi di calcolo.

Metodo ricostruzione

Globale. Con la scelta Globale l’algoritmo stima la posizione delle camere e la struttura 3D della scena,

eliminando i valori anomali rispetto alle stime. Inizialmente trova le posizioni relative tra le immagini

accoppiate, rimuove le anomalie degli accoppiamenti, esegue una stima degli orientamenti delle camere e

delle traslazioni filtrando valori anomali, esegue una stima dei Punti 3D.


16

Incrementale. L’algoritmo sceglie una coppia iniziale d’immagini sulla base delle loro posizioni reciproche,

esegue una stima della struttura 3D della scena ed un adattamento delle viste. Le camere addizionali sono

aggiunte sequenzialmente con una nuova stima della struttura 3D corrispondente all’osservazione di nuove

parti della scena.

In generale la Globale implica tempi inferiori di calcolo rispetto all’Incrementale. Inoltre può essere usato

sia per fotografie nadirali che ad angoli di ripresa diversi, es. 45°. Il metodo Incrementale genera un

risultato qualitativamente migliore, ma non sempre il metodo di ricostruzione termina con successo.

Qualità ricostruzione

Questa impostazione determina la risoluzione delle immagini utilizzata:

- Alta indica l’utilizzo di tutti i pixel dell’immagine,

- Normale indica l’utilizzo di metà dei pixel;

Da test eseguiti per la ricostruzione della sparsa un buon compromesso tra tempi di calcolo e nuvola

ricostruita è la scelta “Normale”.

Flusso di lavoro. Una strategia possibile per la creazione del modello è ricostruire, inizialmente, la nuvola

sparsa con metodo Globale e Qualità della ricostruzione Normale. Se la ricostruzione non ha esito positivo

ricostruire di nuovo la nuvola sparsa con metodo Incrementale e Qualità Normale.

In ogni caso, per aumentare l’accuratezza e la precisione del modello rispetto al reale, bisogna utilizzare i

punti di controllo o GCP ed applicare la relativa georeferenziazione con scala (vedi par. 3.7).

Figura 20 Visualizza nuvola di punti sparsa e le piramidi con l’ingombro delle fotografie a terra

Nell’interfaccia utente, a sinistra, la nuvola sparsa creata genera l’albero di controllo “Ricostruzione sparsa”

con la foglia corrispondente Nuvola sparsa. Nel visualizzatore sono possibili le seguenti impostazioni:

- Visualizza punti: con la combinazione di tasti Alt + ”Rotellina (Tasto centrale del mouse)” si può

variare la visualizzazione della dimensione dei punti nel visualizzatore.


17

- Centro di rotazione della nuvola: è possibile impostare il centro di rotazione della nuvola

attraverso la combinazione di tasti Ctrl + ”click del tasto sinistro del mouse” nel punto interno al

visualizzatore che si vuole diventi il centro di rotazione.

Nel visualizzatore vengono disegnati anche i punti di presa delle fotografie. Nella registrazione delle attività,

il controllo Log a destra, viene creata una voce con il numero dei punti ricostruiti nella nuvola sparsa.

Volendo visualizzare i punti di presa delle fotografie del rilievo, è sufficiente spuntare la voce Camere

nell’albero Ricostruzione sparsa.

Dopo la creazione della sparsa, nella lista delle fotografie compare un simbolo di spunta per ogni fotografia

allineata. Se compaiono delle fotografie senza spunta, quindi non allineate, e nel caso si sia utilizzato il

modo di calcolo “Incrementale”, si può provare ad usare il modo di calcolo “Globale”.

3.7. Georeferenziazione con i punti di controllo (GCP) Nel caso siano stati importati, selezionati i punti di controllo ed inseriti nelle relative fotografie, con click sul

pulsante con il simbolo indicato dalla freccia in Fig. 21 compare un dialogo in cui si può impostare i punti di

controllo che PixySFM userà per il calcolo della georeferenziazione. Impostando a “spuntato” il controllo a

spunta del singolo punto si indica che l’algoritmo utilizzerà quel punto nel calcolo della rototraslazione.

Figura 21 Applicazione della rototraslazione sulla nuvola sparsa


18

Nella colonna “Osservazioni” della tabella

Georeferenziazione, per ogni punto di controllo,

compare il numero di fotografie in cui è stato inserito.

Con click su OK viene applicata una rototraslazione con

scala alla nuvola ottenendo una nuvola georiferita e in

scala. Nel visualizzatore a sinistra la voce Nuvola sparsa

ora riferisce una nuvola georiferita.

Al termine della rototraslazione nel log delle attività

compare, per ogni punto di controllo, l’errore associato.

Es. per il punto di controllo 2 si ha:

- CP triangulation error: 1.22685 pixel(s). L’errore riguarda la selezione del pixel corrispondente al

punto di controllo, tipicamente al centro del target.

- CP registration error: 0.0251901 user unit(s). L’algoritmo calcola l’errore relativo al punto ai minimi

quadrati e la valutazione dello scarto è utile per verificare se il punto deve essere usato o meno nel

calcolo della rototraslazione.

Dopo la Georeferenziazione della nuvola sparsa nel controllo a sinistra compare l’albero di controllo GCP e

le foglie relative ai punti di controllo usati. Selezionando nell’albero GCP il controllo a spunta dei punti di

controllo (gcp_1, gcp_2, …) essi vengono disegnati sulla nuvola sparsa ricostruita.

Se non esistono particolari dettagli da visualizzare o geometrie articolate, è possibile che, in ambito

progettuale, la nuvola sparsa sia sufficiente per l’utilizzo in un ambiente di progettazione Cad per le

operazioni di restituzione del modello ricostruito o di estrazione sezioni e calcolo volumi.

Figura 23 GCP sulla nuvola sparsa


19

3.8. Ricostruzione della nuvola di punti densa L’algoritmo utilizza tutta la risoluzione delle immagini. Con click sul pulsante della nuvola densa viene

generata la nuvola densa dei punti 3D (Fig. 24).

Figura 24 Ricostruisci la nuvola densa

Inizialmente compare il dialogo d’impostazione in Fig. 25 in cui si può selezionare:

Figura 25 Impostazione della nuvola densa

1) Risoluzione delle immagini: imposta la risoluzione delle immagini con possibilità di scelta tra 100%,

50%, 25%. na risoluzione elevata può determinare un elevato livello di dettagli, ma la qualità dei

dettagli dipende dalla qualità delle immagini, cioè i dettagli possono essere “errori” delle fotografie. I

tempi di calcolo dipendono linearmente dalla risoluzione scelta.

2) Numero CPU: numero di CPU da usare per il calcolo. Se imposti il numero massimo di CPU, avrai

difficoltà ad usare altri programmi fino al termine del calcolo.

3) Dimensioni cluster: il calcolo avviene con un’iterazione su gruppi di fotografie e questo parametro

indica il numero di fotografie per ogni iterazione di calcolo. La dimensione dipende dal numero di

fotografie del dataset e dalla disponibilità di memoria Ram per il calcolo. Con risorsa Ram limitata es.

dimensione Ram <= 8 GB, la dimensione del cluster deve essere limitata (< 40). Dimensione consigliata:

40.

Dopo la ricostruzione della nuvola densa nel controllo a sinistra compare l’albero di controllo


20

“Ricostruzione densa” e la foglia Nuvola densa. Selezionando il controllo a spunta della voce Nuvola densa

viene visualizzata la nuvola densa. Anche qui, selezionando nell’albero GCP il controllo a spunta dei punti di

controllo (gcp_1, gcp_2, …) essi vengono disegnati sulla nuvola densa generata.

Figura 26 Nuvola densa ricostruita

3.9. Editing della nuvola La nuvola sparsa o densa generate possono essere modificate con la cancellazione di punti non interessanti alla

ricostruzione che vogliamo ottenere. In particolare la cancellazione di punti sulla nuvola densa consente la

creazione di una mesh più adeguata rispetto al modello d’interesse e quindi anche un’ortofoto più aderente al

modello che vogliamo ricostruire. La cancellazione di punti può avvenire su una sola nuvola selezionata per

volta. Tipicamente in una sessione si possono eseguire diverse cancellazioni di punti (pulsante D) e al termine

salvare su file tutte queste cancellazioni (pulsante Save). Per ottenere questa cancellazione di punti esistono 2

pulsanti:

Cancella i punti selezionati sulla nuvola. Ricorda che la selezione di un’area di punti sulla nuvola avviene

attraverso “Rotella centrale del mouse selezionata + trascinamento del mouse”.

Salva la cancellazione dei punti nel file associato alla nuvola.

Nota: le cancellazioni di punti sulle nuvole vengono annullate nel caso di ricostruzione della nuvola sparsa o

densa.


21

3.10. Creazione Piani sul modello

In visualizzazione Modello 3D esistono 3 pulsanti con cui è possibile creare dei piani arbitrari sul

modello dei punti che potranno essere utilizzati come piani di proiezione per le ortofoto. I piani

possono essere basati sui punti GCP importati o su punti scelti e impostati come marker.

P Crea piano interpolato su punti selezionati (ALT + rotella centrale selezionata)

P3P Crea piano passante per 3 punti

Il “segnaposto” associa un marcatore (marker) ad un punto selezionato (SHIFT + sinistra mouse)

Marker

Un marker è un punto del modello a cui viene associato un identificatore.

Nuovo marker: click sul pulsante segnaposto che diventa attivo (verde) e scegli

il punto del marker sul modello: tenendo premuto il tasto SHIFT, click con tasto sinistro del

mouse. Così viene associato un marker al punto selezionato, inserito il suo identificatore sul

modello e aggiunto lo stesso nell’albero informativo, posto sul lato sinistro, contenente la lista

dei Marker. Nella barra laterale destra vengono riportate le coordinate del punto selezionato con una

scritta “Selected Point(x, y, z)” con x, y, z coordinate effettive.

Figura 27 Lista dei marker inseriti

Cancellazione dei marker: seleziona il marker da cancellare nell’albero

informativo a sinistra e tasto destro del mouse click su Elimina.

Piani sul modello

Per la generazione di piani sul modello PixySFM prevede 2 possibilità:

La creazione di un piano come interpolazione (fitting) di una serie di punti, impostando un’area

di selezione dei punti. In questo caso l’utente seleziona un’area del modello con la combinazione

di tasti ALT + rotella centrale selezionata e si sposta con il mouse identificando l’area di

selezione dei punti. Dopo la selezione click sul pulsante P e il programma genera il piano interpolato. Sul

visualizzatore vengono disegnati gli assi X, Y, Z del piano.

La creazione di un piano per 3 punti scelti tra gli eventuali GCP (Ground Control Point) già

importati oppure tra i marker inseriti. Con click sul pulsante P3P compare il seguente dialogo di

selezione dei 3 punti che identificano un piano. L’ordine d’inserimento deve essere:

- In P1 associa il punto Centro del piano;


22

- in P2 associa il punto corrispondente ad asse Y del piano, la direzione in cui vuoi

posizionare l’asse Y del piano;

- in P3 associa il punto corrispondente all’asse X del piano, la direzione in cui vuoi posizionare

l’asse X del piano.

Figura 28 Piano per 3 punti

I piani creati vengono inseriti nell’albero informativo a lato sotto la radice Piani.

Figura 29 Lista dei piani e dei marker inseriti

Cancellazione di un piano: seleziona il piano nell’albero informativo

a sinistra e tasto destro del mouse, click su Elimina.

3.11. Ricostruzione delle superfici Il programma consente di ricostruire la superficie a mesh triangolare, l’ortofoto e il Digital Elevation Model

(DEM).

3.11.1. Superficie a mesh triangolare Dalla nuvola densa, con click sul bottone indicato dalla freccia in Fig. 30 puoi estrarre una superficie a mesh

triangolare.


23

Figura 30 Ricostruzione della superfice a mesh

Inizialmente viene proposta la nuvola su cui ricostruire la mesh. Il dialogo d’impostazione contiene dei

valori di default (Fig. 31):

Figura 31 Impostazioni per la mesh

Nuvola: selezione della nuvola densa ricostruita con la sua densità

Profondità octree: valore predefinito 8. Specifica la massima profondità dell’albero che sarà usata per la

ricostruzione della superfice a triangoli. L’aumento della profondità comporta l’aumento della suddivisione

dello spazio e quindi del numero di triangoli generati.

Punti per nodo: valore predefinito 1.0. Specifica il numero minimo di punti campione che dovrebbero

ricadere in un nodo dell’octree. Per dati con poco rumore (= punti errati) valori 1.0-5.0, per dati con molti

errori valori 15.0-20.0

Profondità totale: valore predefinito 5. Specifica la profondità dell’octree oltre la quale esso viene adattato.

Peso dei punti: valore predefinito 4.0. Il parametro specifica l’importanza dell’interpolazione di punti

campione nell’algoritmo.


24

Per l’impostazione dei valori da assumere sul confine (chiusura) della mesh si hanno 3 possibilità.

Tipo di chiusura:

• Libera: nessun vincolo sui valori calcolati;

• Dirichlet: la superficie si richiude “arrotondando gli spigoli”.

• Neumann: il comportamento è analogo a quello della Libera.

Dopo il calcolo, nell’albero “Ricostruzione densa” compare la voce Mesh e con click sul suo controllo a

spunta possiamo vedere la mesh creata.

Figura 32 Mesh ricostruita

3.11.2. Ricostruzione dell’ortofoto Dopo aver creato la mesh, con click sul pulsante con il simbolo di una casa viene generata l’ortofoto, una

fotografia misurabile. Dopo la selezione del nome del file che conterrà l’ortofoto, compare il seguente

dialogo

Figura 33 Impostazioni per la creazione dell'ortofoto

Le impostazioni del dialogo sono:


25

- Mesh: la mesh che l’algoritmo utlizza per la generazione dell’ortofoto

- Piano proiezione: selezionare il piano di proiezione. Nella lista sono compresi alcuni piani predefiniti

e quelli che, eventualmente, sono stati precedentemente estratti (vedi par. 3.10). Il controllo a

spunta Inverti può essere usato per invertire il verso della normale al piano con impostazione del

sopra/sotto del piano.

Figura 34 Scelta del piano di proiezione

- Asse orizzontale: impostazione dell’asse orizzontale del piano con scelta tra i GCP o i marker

inseriti.

- Risoluzione: imposta la corrispondenza tra un pixel e la lunghezza in centimetri sul modello

L’ortofoto è in formato “.tiff” dove ad ogni pixel corrispondono le coordinate (long, lat) nel sistema di

riferimento UTMnnN/S impostato.

Figura 35 Esegui Ortofoto

Si noti che impostando una densità inferiore a 5 cm/pixel i tempi di calcolo aumentano sensibilmente. In

ogni caso questa impostazione dovrebbe essere coerente con l’impostazione del GSD (Ground Sample

Distance) utilizzato nel rilievo fotografico: il GSD dovrebbe rappresentare un vincolo inferiore nella

risoluzione dell’impostazione per l’ortofoto.


26

Figura 36 Esempio di ortofoto ricostruita

Figura 37 Ortofoto di muro di contenimento

3.11.3. Ricostruzione del DEM (Digital Elevation Model) Con un click sul pulsante indicato dalla freccia nella Fig.38 puoi avviare la ricostruzione del modello

contenente le quote dei punti, cioè un Digital Elevation Model. Anche qui si può scegliere la densità dei

punti con un valore predefinito che consente un tempo di calcolo relativamente breve.


27

Figura 38 Costruzione del DEM

4. Esportazione delle nuvole E’ possibile esportare le nuvole nel formato “.PLY”. Con il pulsante indicato in Fig.39, si apre un dialogo di

scelta della cartella destinazione.

Figura 39 Esportazione di nuvola

Se le nuvole sono georiferite, nella parte Header del file sono riportati i dati del sistema cartografico di

riferimento, del geoide e le coordinate di traslazione per ottenere la nuvola nel sistema di riferimento utilizzato.


28

4.1. Esportazione dei parametri di calibrazione Dopo la fase di ricostruzione della Nuvola Sparsa, si possono esportare i parametri di calibrazione delle

macchine fotografiche. PixySFM ha usato questi parametri per la correzione delle distorsioni introdotte

dalle lenti.

Passi dell’esportazione: dal menu File eseguite il comando “Esporta calibrazione camere…” (Fig. 40) che

apre il dialogo con la macchina fotografica utilizzata nel rilievo e i relativi parametri di calibrazione. Con Ok

nel dialogo di Fig. 41 il programma chiede la cartella e il nome del file, in formato xml, in cui esportare i

parametri visualizzati.

Figura 40 Esporta dati di calibrazione

Figura 41 Esportazione parametri di calibrazione della macchina fotografica


29

5. Comandi in breve comando desc

Tasto sinistro mouse rotazione della nuvola rispetto al centro di rotazione

Tasto destro mouse Pan su intera nuvola

Rotella centrale Zoom +/-

ALT + Rotella (Tasto centrale del

mouse)

variazione dimensionale della rappresentazione dei punti

ALT + Rotella centrale selezionata +

trascinamento del mouse

selezione di un’area di punti

SHIFT + click con tasto sinistro del

mouse

selezione di un punto

CTRL + click tasto sinistro del

mouse

nel punto interno al visualizzatore che si vuole diventi il centro di

rotazione

Documentazione PixySFM v.1.2pixysfm.com/download/pixyworkflow.pdf · Il modello ricostruito è...

Documents

Transcript of Documentazione PixySFM v.1.2pixysfm.com/download/pixyworkflow.pdf · Il modello ricostruito è...