Fotogrametria imersyjna

Transkrypt

1 1 Fotogrametria imersyjna Seminarium Instytutu Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu

2 2 Wprowadzenie

3 3 Plan prezentacji 1. Wprowadzenie 2. Fotogrametria imersyjna 3. Ekrany 360 i modelowanie 3D 4. Doktorat 5. Wybrane publikacje 6. Projekty i koncepcje 7. Dydaktyka

4 4, PhM (W.Bryt) Doktorat z Fotogrametrii i Geoinformatyki Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie ( ) Studia doktoranckie w Wielkiej Brytanii University of Plymouth ( ) Stypendium Socrates/Erasmus w Niemczech Dresden University of Technology ( ) Studia inżynierskie i magisterskie w Krakowie Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie ( )

5 5 Fotogrametria i imersja

6 6 Fotogrametria panoramiczna Fotogrametria sferyczna (Schneider i Maas 2003, Schneider i Maas 2004, Parian i Gruen 2004) (Fangi 2006, Fangi 2007, Fangi i Nardinochi 2013, Fangi 2017) Fotogrametria imersyjna (Kwiatek i Tokarczyk 2014) (Kwiatek i Tokarczyk 2015)

7 7 Panorama cylindryczna Panorama sferyczna

8 (Kwiatek 2015)

9 9

10 Panorama sferyczna i imersyjna 10 Panorama imersyjna - zobrazowanie dookólne, wielokierunkowe, pozyskiwane za pomocą różnych sensorów, dające ułomną panoramę sferyczną na skutek odsunięcia środków rzutów obrazów składowych.

11 11 Panorama sferyczna i imersyjna

12 Kamera imersyjna 12 Cechy kamer imersyjnych: przesunięcia środków rzutów kamer składowych rejestrują wideo możliwość wyboru promienia R Kamera imersyjna cyfrowa kamera dioptryczna rejestrująca 360 wideo, które nagrywane jest z kamer składowych o indywidualnych środkach rzutów

13 13

14 Imersja 14 Circarama, 1956 Zanurzenie w innej rzeczywistości Grau, 2003 Intelektualne stymulowanie stanu świadomości widza lub oglądającego, który jest umieszczany w środku pokazywanych wydarzeń i ma możliwość interakcji z wyświetlonymi obiektami Grau, 2003 EXPO 2012

15 Fotogrametria imersyjna 15 Wykorzystuje kamerę imersyjną Opiera się na panoramach imersyjnych Pomija przesunięcia środków rzutów kamer składowych Można stosować okulary VR do pomiarów [Kwiatek i Tokarczyk 2015]

16 16 Ekrany 360 i modelowanie 3D

17 Przykłady realizacji

18 Rekonstrukcja 3D kościoła w Plymouth 18 Fotogrametryczna rekonstrukcja 3D zbombardowanego w 1941 kościoła w Plymouth [Kwiatek, 2012]

19 Modelowanie 3D z panoram 19 [Kwiatek i Tokarczyk 2014]

20 20 Doktorat (AGH, Kraków) ZASTOSOWANIE IMERSYJNYCH OBRAZÓW WIDEO DO FOTOGRAMETRYCZNYCH POMIARÓW 3D Promotor: Promotor pomocniczy: Recenzenci: dr hab. inż. Regina Tokarczyk, prof. AGH dr inż. Jakub Kolecki płk. dr hab. inż. Michał Kędzierski, prof. WAT dr hab. inż. Marek Przyborski, prof. PG

21 Cel rozprawy doktorskiej 21 Przedstawienie możliwości wykorzystania imersyjnych obrazów wideo do pozyskiwania informacji o przestrzennej geometrii obiektów. Z uwagi na wykorzystanie oprogramowania bazującego na obrazach sferycznych w analizach uwzględniono model sferyczny z błędami obrazów imersyjnych

22 Metodyka badawcza 22 określenie czynników wpływających na generowanie panoram sferycznych i imersyjnych określenie błędów pomiaru fotogrametrycznego z wykorzystaniem obrazowania imersyjnego w modelu sferycznym ocena wpływu wybranych czynników na zwiększenie dokładności pomiarów fotogrametrycznych z panoram imersyjnych budowa i kalibracja systemu mobilnego opartego o kamerę imersyjną wyznaczenia pozycji kamery imersyjnej za pomocą metody bezpośredniej i pośredniej; próba podniesienia dokładności [Kwiatek 2017, 2018]

23 Zastosowane urządzenia 23 Odbiornik GNSS IMU anteny GNSS Ladybug Kalibracja mobilnego systemu imersyjnego

24 Dlaczego pomiary z panoram imersyjnych? 1 24 Wykorzystanie modelu ścisłego wymaga: identyfikacji pochodzenia każdego mierzonego punktu z odpowiedniej kamery składowej znajomości orientacji takiej kamery względem przyjętego ukł. odniesienia wykorzystania ekscentrów wszystkich kamer składowych W celu ułatwienia pracy tworzy się obraz imersyjny Celowe staje się przeanalizowanie wpływu różnic między modelem sferycznym a imersyjnym A B określenie czynników wpływających na generowanie panoram sferycznych i imersyjnych określenie błędów pomiaru fotogrametrycznego z wykorzystaniem obrazowania imersyjnego w modelu sferycznym

25 Kamera 0 Kamera 0 Dokładność zależy głównie od: doboru R i D kątów ε i ξ bazy B Na te parametry mamy największy wpływ D 1 D 2 P 1 Dokładność geometrii modelu obrazowania 1A 25 ε 2 R ε 1 R B Kierunek przemieszczania się kamery [Kwiatek 2017, 2018]

26 Wybrane wnioski z pracy doktorskiej 26 Można zaplanować realizację pomiarów fotogrametrycznych z panoram imersyjnych o określonej dokładności. Odbywa się to kosztem ograniczenia pola widzenia i związanego z tym zmniejszenia liczby punktów; co zrekompensować można przez zwiększenie liczby rejestrowanych panoram (fps). Przestrzeganie opisanych w doktoracie zasad przy pomiarach z panoram imersyjnych umożliwia opracowanie modeli 3D ulic lub wnętrz obiektów z dokładnością mieszczącą się w przedziale 0,01-0,04 m. [Kwiatek 2017]

27 27 Wybrane publikacje

28 Inwentaryzacja nośników reklamowych w Zabierzowie koło Krakowa 28 Mapa intensywności rozmieszczenia nośników reklamowych w Zabierzowie wzdłuż drogi krajowej nr 79 [Kwiatek 2015, 2016]

29 29

30 30 Projekty i koncepcje

31 31 Porównanie chmur punktów Skaning laserowy i SfM z panoram Podziemna Trasa Turystyczna w Rzeszowie [Kwiatek, Warchoł, Balawajder, w druku]

32 32 Monitorowanie zbiorników wodnych Obóz naukowy: Tatry 2003

33 33

34 34 Dydaktyka

35 Cyfrowe przetwarzanie obrazu (Gimp, Photoshop) Ćwiczenia terenowe z fotogrametrii Fotogrametria bliskiego zasięgu (PtGui, Hugin, Photoscan) Fotogrametria cyfrowa (Photoscan, Pix4d) Fotogrametria i teledetekcja (Photoscan, Erdas, Idrisi) Geoinformatyka (Python) Kartografia internetowa (ArcGIS On-line, Google Fusion Tables, Google Maps API, Cesium JS, OpenStreetMap, MapHub) Kartografia numeryczna (QGIS) Kartografia społeczno-ekonomiczna (Google Fusion Tables) Modelowanie 3D (SketchUp, Agisoft Photoscan, Pix4D, Maya) Podstawy wirtualnej rzeczywistości (SketchUp, okulary VR) Systemy mobilnego kartowania (Horus, Orbit) Technologie informacyjne w planowaniu przestrzennym (Autocad) 35 - Google Fusion Tables i Big Data

36 36 Lista publikacji

37 Lista publikacji 37 Kwiatek, K., Tokarczyk, R. (2018) Photogrammetric 3D measurements based on immersive panoramas w: Geomatics and Environmental Engineering, Vol. 12 (4), w druku Kwiatek, K. (2017) Zastosowanie imersyjnych obrazów wideo do fotogrametrycznych pomiarów 3D, praca doktorska, AGH Kraków Kwiatek, K. (2016) Infrastruktura reklamowa a reklama internetowa podmiotów gospodarczych w kształtowaniu wizerunku miejscowości studium przypadku Zabierzowa w: Noworól A., Hołuj, A. (red.) Społeczno-ekonomiczne przemiany w strefie podmiejskiej miast studium przypadku Krakowskiego Obszaru Metropolitalnego, Warszawa: CedeWu, str Kwiatek, K., Tokarczyk, R., (2015) Immersive Photogrammetry in 3D Modelling w: Geomatics and Environmental Engineering, Vol. 9 (2), str Kwiatek, K., (2015) Interactive Panoramas and Immersive Video, Saarbruecken: LAP Publishing Kwiatek, K., (2015) Infrastruktura reklamowa wzdłuż głównych ciągów komunikacyjnych propozycje metodyczne pomiaru i oceny ładu przestrzennego w: Kudłacz, T., Hołuj, A. (red.) Infrastruktura w rozwoju regionalnym i lokalnym: wybrane problemy, Warszawa: CeDeWu, str Kwiatek, K., Tokarczyk, R. (2014) Photogrammetric Applications of Immersive Video Cameras w: Remondino, F., Menna, F. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, II-5, ISPRS Technical Commission V Symposium, Hanover: ISPRS, str Kwiatek, K., Litwin, U., (2013) Panoramic videography as a potential tool for enhancement of land intensity factors w: Bieniek, J. Geomatics, Landmanagement and Landscape, str 67-80

38 Lista publikacji 38 Kwiatek, K., (2012) An Exploration of 360 Film and Immersive Environments for Educational Purposes Immersive Education Summit, Boston College, MA, USA, czerwiec 2012, Journal of Immersive Education Kwiatek, K., (2011) Charles Church and 360-degree filming, w: Mansfield, C., Seligman, S, Narrative and the Built Heritage, Saarbrücken, VDM, str Kwiatek, K., (2011) 360 film brings bombed church to life, w: Remondino, F., El-Hakim, S. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS 3D-ARCH 2011, Trento, Włochy Kwiatek, K., Woolner, M., (2010) Transporting the viewer into a 360 heritage story. Panoramic interactive narrative presented on a wrap-around screen, 16. Międzynarodowa Konferencja Virtual Systems and Multimedia, VSMM 2010, Seul, Korea Południowa, str Kwiatek, K., Woolner, M., (2009) Embedding Interactive Storytelling within Still and Video Panoramas for Cultural Heritage Sites. 15. Międzynarodowa Konferencja Virtual Systems and Multimedia VSMM 2009, Wiedeń, Austria: 9-12 września 2009, str (Best Student Paper Award) Kwiatek, K., Boliński, P., (2008) Panoramiczne wizualizacje zabytków w: Biuletyn Informacyjny Konserwatorów Dzieł Sztuki, Vol. 19 Nr 1-4 (72-75), str Kwiatek, K., (2004) Badania przeydatności aparatów cyfrowych do pomiarów fotogrametrycznych na przykładzie aparatu Finepix F601, w: Referaty Laureatów Studenckich Sesji Naukowych Górników, Kraków: Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne.

39 39 Dziękuję za uwagę