Небольшие пространства и ровные поверхности с однородной отделкой достаточно сложно картографировать. Мы провели испытания с помощью ряда методов.
Инженерно-геоматическая консалтинговая фирма Mosini Caviezel SA из Швейцарии провела наземные фотограмметрические испытания для картографирования помещений, что является новым словом в данной области. В этом блоге вы увидите команду Mosini Caviezel SA, которая занялась оптимизацией картографирования помещений, испытывая различные методы сбора данных, попутно выясняя преимущества и недостатки каждого.
В конце статьи приведены дополнительные рекомендации экспертов Pix4D, которые могут помочь желающим создать проект по картографированию помещений.
Создание плана действий
Этот проект проходил в несколько этапов в офисном здании Mosini Caviezel SA в Швейцарии. Здание представляет собой сельский дом, в котором пять комнат и большой коридор.
Информация о проекте
| Компания | Mosini Caviezel SA |
| Страна | Швейцария |
| Отрасль | Геодезические работы, картографирование помещений |
| Количество изображений | ~100 изображений на проект |
| Разрешение снимка | ~1 см |
Цели проекта
Основными задачами были создание 2D-плана помещения, оценка применения наземной фотограмметрии для создания плана квартирной собственности и поиска оптимального, недорогого и оптимального решения для геодезических и архитектурных компаний, чтобы документировать собственность в помещениях.
Шаг первый — получение изображений
Первым этапом было получение изображений различными способами, чтобы выяснить, какие из них дают лучшие результаты.
Используя программное обеспечение для фотограмметрии Pix4Dmapper, можно легко оценить эффективность каждого метода и перейти к следующему этапу — масштабированию проекта, чтобы получить достаточную точность измерений.
Шаг второй — оптимизация рабочего процесса
На заключительном этапе все обработанные проекты Pix4D проанализировали и сравнили, чтобы представить, насколько выполним рабочий процесс, и подвести итоги в ближайшее время.
Поиск лучшего способа картографирования помещения
Изображения получены с помощью экшн-камеры. Она позволила уменьшить размытость при движении, а широкий угол обзора снизил необходимость в большом количестве изображений, поскольку камера покрывает более широкую область, чем обычно. Это особенно важно, если помещение узкое, и мало места.
После выбора камеры нужно было распланировать съемку так, чтобы достичь самых оптимальных результатов. На этом этапе сняли изображения с трех разных позиций.
Испытание 1:
Встать посреди комнаты, медленно вращаться вокруг своей оси, одновременно делая снимки
Выполненные снимки были перпендикулярны области измерений. Нулевой базовый показатель вызвал пересечения острых углов, что привело к неудовлетворительным результатам.
Результат: не удовлетворяет требованиям.
Испытание 2:
Пройти вдоль пространства на равном удалении от боковых сторон
Обычно трудно сделать снимки при пересечении узкого пространства, поэтому такие испытания проводились только в коридорах. Интересующая область всегда находится на краю изображения, а именно на краях больше всего искажений.
Результат: ограниченное применение.
Испытание 3:
Движение параллельно стенам
Во время выполнения задания оператор будет передвигаться по пространству, камера постоянно перпендикулярна измеряемой области. Интересующая область находится по центру, на изображениях меньше искажений. Из трех проведенных испытаний это показало наилучшие результаты.
Результат: лучший выбор для большинства помещений.
Лучший съемочный ракурс для съемки в помещении
Следующий шаг после выбора лучшего способа измерения пространства пешком — определить оптимальные углы съемки.
Способ 1:
Оператор располагается спиной к стене, угол съемки 90°
В ходе тестирования этого метода сняли и проанализировали 126 изображений. При использовании этого метода совпадения в Pix4Dmapper были самыми многочисленными и хорошо распределенными. Более того, погрешность проецирования была меньше (0,2708 пикселей), чем во всех остальных случаях.
| Интересующие медианы на изображении: | 21 709 |
| Медианы контактных точек по парам изображений | 2 550 |
Способ 2:
Встать посреди комнаты, снимать строго в прямом направлении
Было обработано 81 изображение, полученное этим методом. Острые углы пересечения не дают хороших совпадений. Причина неудовлетворительного результата похожа на ту, которая была в испытании 2. Пиксели сильно искажены по краям, что приводит к более редкому совпадению изображений, чем в методе 1, погрешность проецирования такая же (0,2655 пикселей).
| Интересующие медианы на изображении: | 21 455 |
| Медианы контактных точек по парам изображений | 1 756 |
Способ 3:
Оператор располагается спиной к стене, угол съемки 45°
Для этого метода понадобилось снять всего 58 изображений. При таком методе формируются немного более тупые углы пересечения (в этом случае это хорошо), чем в методе 2, но перекрытие изображения было меньше. Погрешности проецирования не отличались в значительной мере (0,2469 пикселей), но совпадений было меньше. Совпадения были обнаружены на снимках пола, но их не было замечено на стенах, которые нас интересовали.
| Интересующие медианы на изображении: | 21 075 |
| Медианы контактных точек по парам изображений | 1 578 |
Способ 4:
Оператор располагается спиной к стене, угол съемки 60°
С помощью этого метода сняли 64 изображения. Распределение совпадений было немного лучше, чем при методе 3, но акцент снова делался на пол. Погрешность проецирования составила 0,2708 пикселей − примерно так же, как всех остальных случаях.
| Интересующие медианы на изображении: | 21 080 |
| Медианы контактных точек по парам изображений | 1 492 |
Анализ результатов
Лучший способ — первый: оператор располагается спиной к стене, угол съемки 90°
Из приведенных выше методов сбора данных, предпочтительным оказался первый метод, дающий наилучшие совпадения изображений. Единственный недостаток этого метода — более узкий обзор и влияние препятствий от объектов, находящихся вблизи. При применении метода 1 требуется больше изображений.
Чтобы в результате реконструкции получить точные измерения, важно определить правильный масштаб в случаях, когда недоступны средства геолокации. Уровень точности реконструкции не такой высокий, как при обработке объектов снаружи. Тем не менее, при определении правильного масштаба для проекта общие измерения могут стать точнее.
Заключение
Картографирование помещений было большой проблемой при фотограмметрии. Однако это может быть эффективным и недорогим способом создания точного поэтажного 2D-плана здания с помощью отснятых изображений и Pix4Dmapper.
Составление карт с помощью Pix4D
Слабое освещение и узкое пространство — это серьезные проблемы, поэтому применять фотограмметрию в помещении сложнее, чем на открытом воздухе. Эти материалы могут быть интересны людям, которые хотели бы применить картографирование в помещении.
1. Видео
В случае если необходимо изготовление 2D-плана, устройство с возможностью съемки видео с разрешением 4K даст наиболее качественный результат. Pix4Dmapper обрабатывает видео и извлекает из них статичные изображения, то есть, если использовать видео как источник, можно обеспечить высокое качество перекрытия изображений. Таким способом проще всего получить 2D-план, но низкое разрешение и большие искажения не позволят создать хорошую 3D-реконструкцию.
Набор данных предоставлен Бретт Милкс, Tetra Tech
2. Камеры с объективом «рыбий глаз» против перспективных камер
Перспективные камеры обеспечат лучшую 3D-реконструкцию. Однако необходимо иметь определенный опыт получения изображений с достаточным перекрытием в закрытом пространстве. Камеры «рыбий глаз» или сферические камеры значительно упростят процедуру получения изображения, но по краям будет наблюдаться шум, вызванный большими искажениями. Если вам важнее точность, перспективные линзы все еще остаются непревзойденными, но для работы с ними потребуются более глубокие знания и специальное обучение.
3. Сферические камеры
Для тех, кто ищет «золотую середину», хорошим выбором может оказаться сферическая камера. Сверхширокий угол обзора при съемке значительно упрощает работу при получении изображения. Хорошо откалиброванная сферическая камера позволит создать непрерывные равноугольные изображения с меньшими искажениями.