Фотограмметрия - теория, программы и методы для сканирования объектов

Компьютерная томография

Этот метод, известный в медицине, находит применение и в трехмерном моделировании. Объект сканируется рентгеновскими лучами с разных направлений, что позволяет получить детализированные изображения внутренних структур. Компьютерная томография незаменима в археологии, палеонтологии и при изучении скрытых дефектов.

Лазерные методы исследования

Лазерное сканирование - современный бесконтактный способ захвата геометрической и текстурной информации об объекте.

В основе технологии лежит принцип излучения и регистрации отраженного лазерного луча.

Прибор поочередно сканирует множество точек на поверхности объекта.

Лазерные сканеры обычно различают по методу сбора данных и особенностям конструкции.

Векторные сканеры

Векторные лазерные сканеры последовательно оцифровывают пространство, сканируя объект по заданным прямым линиям или плоскостям.

Такие сканеры обеспечивают высокую скорость, точность и разрешение сканирования.

Растровые сканеры

Растровые лазерные сканеры создают изображение объекта, последовательно сканируя его построчно.

Растровые сканеры характеризуются более низкой скоростью и точностью, чем векторные, но способны захватывать богатые текстурные данные.

Лазерное сканирование широко используется в различных областях, таких как архитектура, строительство, промышленность и археология.

Его преимуществами являются высокая точность, полнота и детальность захваченных данных.

Стереофотограмметрия

Изучение объектов с разных точек зрения.

Данный подход позволяет определить геометрические параметры исследуемых предметов.

Стереофотограмметрия основывается на получении двух или более снимков одного и того же объекта, сделанных из разных точек.

Фотографии служат основой для построения трёхмерной модели.

Анализируя снимки, специалисты определяют пространственное положение точек, их размер и форму.

С помощью стереофотограмметрии можно создавать топографические карты, проводить архитектурные обследования и реставрационные работы, изучать природные объекты и многое другое.

Структурное отслеживание света

Технология, основанная на проектировании серии узоров света на объект и последующем захвате изображений объекта с каждым проекцией. Это позволяет извлекать подробную геометрическую информацию о поверхности объекта.

Технология широко используется для 3D-сканирования в различных областях, включая промышленный контроль, медицинскую визуализацию и обратное проектирование.

Коротко говоря, метод помогает получить 3D-информацию о поверхности объекта, проецируемой на него.

Как это работает? Проектор отображает последовательность узоров на поверхность объекта. Затем камеры фиксируют искажения каждого узора, вызванные неровностями поверхности.

Это позволяет алгоритмам восстанавливать структуру объекта и создавать точное 3D-представление. Изображение за изображением, данные о глубине и геометрии объекта собираются и объединяются в единую 3D-модель.

Анализ формы методом Моира

Принцип его прост: вы проектируете сетку на объект и анализируете, как она деформируется под воздействием приложенной силы.

Это позволяет создавать удивительно подробные карты распределения напряжений.

Метод Моира чрезвычайно чувствителен, может обнаружить даже самые тонкие изменения формы.

Он широко используется в различных отраслях для разработки прочных и надежных конструкций.

Преимущества метода Моира

• Высокая чувствительность и точность.
• Бесконтактный метод.
• Отображение деформации в реальном времени.

Ограничения метода Моира

• Требуется специальное оборудование.
• Подходит только для небольших объектов.
• Не подходит для очень гладких или отражающих поверхностей.

Фотограмметрия и виртуальная реальность

Технологии фотограмметрии и виртуальной реальности (ВР) тесно переплетаются, создавая захватывающие возможности для воплощения реального мира в цифровом пространстве.

Фотограмметрия позволяет преобразовать изображения в высокоточные трехмерные модели.

Эти модели могут использоваться для создания виртуальных туров, позволяющих зрителям исследовать исторические места, архитектурные чудеса и природные ландшафты.

Кроме того, фотограмметрия играет важную роль в создании реалистичных аватаров для виртуальных миров, точно воспроизводя черты лица и движения людей.

Фотосъемка культурного наследия

Трёхмерная фиксация исторических памятников позволяет не только сохранить их внешний вид, но и в перспективе помочь в реставрационных работах. Цифровые модели артефактов дают возможность учёным из разных стран и городов изучать их, не выходя из собственных кабинетов.

Интерактивные модели археологических объектов дают уникальный и наглядный опыт каждому желающему. Оцифрованные архитектурные памятники увеличивают туристический интерес к местности, формируя мультимедийные путеводители и экспонаты для виртуальных музеев.

Так, технологии фотограмметрии применяются в археологии, архитектуре, музеоведении, а также в искусствоведении и реставрации.

Доступность и популяризация культурного наследия

Оцифрованные объекты культурного наследия становится доступными в любом уголке мира, где есть Интернет. Это позволяет расширить представление общества о культурном многообразии, способствует сохранению и популяризации мирового исторического достояния.

Цифровые модели облегчают изучение и атрибуцию археологических находок, а также влияют на развитие новых методов в культурной антропологии и этнографии.

Сегодня фотограмметрия – ведущий, точный и доступный инструмент фиксации, анализа и изучения археологических объектов. Кроме того, она играет важную роль в сохранении цифрового наследия и популяризации культурного многообразия.

Фотограмметрия в медицине: исцеляющее видение

Фотограмметрия находит уникальное применение в медицине, открывая просторы для точной диагностики и революционных методов лечения.

От создания 3D-моделей внутренних органов до планирования хирургических вмешательств – эта технология трансформирует медицинскую визуализацию.

Хирурги используют фотограмметрию для реконструкции сложных анатомических структур и планирования минимально инвазивных процедур.

Радиологи применяют ее для точной оценки повреждений скелета и создания персонализированных имплантатов.

Стоматологи используют фотограмметрию для планирования реставрационных работ и изготовления высококачественных протезов.

Возможности фотограмметрии в медицине безграничны, открывая новые горизонты в области диагностики, лечения и ухода за пациентами.

Фотограмметрия в строительстве

С помощью фотограмметрии можно решать множество задач в строительстве: от проектирования до реставрации. Эта технология позволяет создавать высокоточные модели объектов, что значительно упрощает и ускоряет работу специалистов.

3D-моделирование зданий играет важную роль в проектировании и строительстве новых объектов. Фотограмметрические методы позволяют зафиксировать существующую обстановку, создать подробные планы и разрезы здания, а также спроектировать новые конструкции с учетом особенностей местности и имеющихся объектов.

Технологии фотограмметрии также используются для контроля качества и мониторинга строительных работ. Так, с помощью этой технологии возможно проведение дистанционного обследования зданий и сооружений, выявление дефектов и отклонений от проекта, а также оценка соответствия выполненных работ технической документации.

Еще одним важным применением фотограмметрии в строительстве является реставрация исторических объектов. Эта технология позволяет создать точные копии утраченных элементов зданий, а также документировать изменения, происходящие с объектами культурного наследия в процессе реставрации.

Развитие фотограмметрических технологий и появление новых высокотехнологичных решений открывает перед строительной отраслью широкие возможности для повышения эффективности и качества работ на всех этапах жизненного цикла объектов - от проектирования до реставрации.

Фотограмметрия и механика

Переплетение фотограмметрии и робототехники стало мощным инструментом, расширяющим возможности обеих областей. Роботы, оснащенные фотограмметрическими датчиками, способны собирать точные пространственные данные, недоступные для традиционных средств измерения.

Совмещение этих двух технологий позволяет роботам создавать высококачественные трехмерные модели.

Такие модели применимы для различных задач, включая контроль качества, планирование строительства и даже в археологических исследованиях.

Автономные роботы, оснащенные фотограмметрическими технологиями, могут автономно собирать данные и создавать модели в сложных условиях, освобождая специалистов от необходимости выполнять опасные или трудоемкие операции.

В симбиозе с робототехникой фотограмметрия обретает новую функциональность, предоставляя новые решения в области трехмерного моделирования.

Вопрос-ответ:

Что такое фотограмметрия и как она применяется?

Фотограмметрия - это технология, использующая фотографии для создания точных трехмерных моделей объектов. Она применяется в различных отраслях, таких как архитектура, строительство, инженерное дело и археология, для создания планов, моделей и других данных, необходимых для проектирования, строительства и сохранения объектов.

Какие программы используются для фотограмметрии?

Существует множество программного обеспечения для фотограмметрии, например Agisoft Metashape, RealityCapture и Autodesk ReCap. Каждая программа имеет свои уникальные функции и возможности, и выбор подходящей программы зависит от конкретных потребностей и опыта пользователя.

Как выбрать подходящий метод сканирования для моих объектов?

Выбор метода сканирования зависит от размеров, сложности и требуемого уровня точности для объекта. Для небольших и относительно простых объектов можно использовать ручные сканеры, в то время как для больших и сложных объектов требуются более продвинутые методы, такие как лазерное и структурное сканирование, которые обеспечивают более высокую точность и детализацию.

Каковы преимущества и недостатки фотограмметрии по сравнению с традиционными методами обследования?

Фотограмметрия предлагает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами обследования, такими как возможность удаленного сканирования, экономическая эффективность и высокая точность. Однако ее точность может быть ограничена качеством и количеством фотографий, а процесс обработки данных может быть трудоемким и требующим времени.

Как обеспечить высокое качество данных фотограмметрии?

Качество данных фотограмметрии зависит от нескольких факторов, включая разрешение и качество фотографий, перекрытие между снимками и правильную калибровку камеры. Следование надлежащей практике при съемке фотографий, использование надежного программного обеспечения и корректировка параметров обработки может помочь обеспечить высокое качество данных.

Видео:

Фотограмметрия в Meshroom - 3D модель из фотографий