Speaker A
Dzień dobry wszystkim. Witam w kolejnym odcinku serii 3D Archaeologist.
Omówienie metod digitalizacji 3D w archeologii: fotogrametria, SfM oraz aktywne techniki skanowania laserowego i światła strukturalnego.
Ask about this video. Answers come from its transcript only — with the timestamp, so you can check them.
Generated from the transcript and can be wrong — check the timestamp.
Key Takeaways
- Digitalizacja 3D dzieli się na metody pasywne i aktywne, różniące się sposobem pozyskiwania danych.
- Fotogrametria i SfM to metody pasywne, z których fotogrametria jest bardziej precyzyjna i nadaje się do archiwizacji.
- Metody aktywne wykorzystują światło laserowe lub strukturalne do dokładnego pomiaru geometrii obiektów.
- Triangulacja laserowa i Time of Flight różnią się zastosowaniem i dokładnością, a światło strukturalne to najnowocześniejsza technika.
- Wybór metody zależy od wymagań dotyczących dokładności, wielkości obiektu i celu digitalizacji.
What the video covers
- Wprowadzenie do digitalizacji 3D i podziału metod na pasywne i aktywne.
- Metody pasywne nie emitują promieniowania i obejmują fotogrametrię oraz Structure from Motion (SfM).
- Fotogrametria pozwala na precyzyjne tworzenie modeli 3D z co najmniej dwóch zdjęć, z rozdzielczością do 0,1 mm i dokładnością do 0,05 mm.
- SfM generuje realistyczne modele 3D bez ograniczeń wymiarowych, ale bez odniesienia do skali, co ogranicza jej zastosowanie do wizualizacji.
- Metody aktywne wykorzystują wiązkę światła do pomiaru obiektu, w tym triangulację laserową, Time of Flight oraz światło strukturalne.
- Triangulacja laserowa jest precyzyjna (dokładność do 0,05 mm), ale czasochłonna i podatna na uszkodzenia sprzętu.
- Time of Flight stosuje się do dużych powierzchni, ale ma niską dokładność, niezalecana do małych obiektów zabytkowych.
- Skanowanie światłem strukturalnym to najnowsza i zaawansowana metoda, umożliwiająca równomierne próbkowanie i precyzyjne umieszczenie punktów w układzie współrzędnych.
- Każda metoda ma swoje zalety i ograniczenia, a wybór zależy od celu digitalizacji i charakterystyki obiektu.
- W kolejnym odcinku zostaną omówione szczegóły dotyczące skanowania światłem strukturalnym, sprzętu i oprogramowania.
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
Ostatnim razem poznaliśmy definicję digitalizacji oraz specyfikację digitalizacji trójwymiarowej.
Speaker A
Poznaliśmy różnicę pomiędzy archiwizacją a wizualizacją.
Speaker A
Wspomniałam, że istnieją różne metody dokumentacji 3D.
Speaker A
Dzisiaj chciałabym rozwinąć ten temat i opowiedzieć, czym charakteryzują się poszczególne metody.
Speaker A
Dokumentację 3D można podzielić na metody pasywne i aktywne.
Speaker A
Metodami pasywnymi nazywa się takie działania, które nie emitują żadnego promieniowania w kierunku dokumentowanego obiektu.
Speaker A
Najczęściej spotykanymi w tej grupie są fotogrametria, obecnie najpowszechniej używana w archeologii, oraz SfM (Structure from Motion).
Speaker A
Fotogrametria.
Speaker A
Umożliwia wygenerowanie modelu 3D na podstawie min. 2 zdjęć.
Speaker A
Osiągalna rozdzielczość: 0,1 mm, dokładność: 0,05 mm.
Speaker A
Niewątpliwą zaletą tej metody jest brak ograniczeń związanych z wymiarami obiektu.
Speaker A
Przy jednoczesnej możliwości otrzymania realistycznie wyglądającego modelu 3D.
Speaker A
Na podstawie fotografii program generuje chmurę punktów, którą następnie zamienia na bardzo uproszczoną siatkę trójkątów.
Speaker A
A następnie na wygenerowany model nakłada teksturę ze zdjęć.
Speaker A
Po obróbce jest więc generowany kolorowy model.
Speaker A
Plusem korzystania z tej metody są także stosunkowo nieduże nakłady na sprzęt do digitalizacji.
Speaker A
Współrzędne x, y, z przy dokumentacji fotogrametrycznej są przypisywane w przestrzeni cyfrowej jedynie do wybranych punktów charakterystycznych zlokalizowanych na zdjęciu.
Speaker A
Pozostałe mają wartości jedynie przybliżone.
Speaker A
Z tego powodu fotogrametria jest używana głównie do modelowania dużych obiektów.
Speaker A
Samo oprogramowanie jest na tyle zaawansowane, że do poprawnego użycia tej metody wymagany jest udział wyspecjalizowanej kadry.
Speaker A
Możliwa do osiągnięcia rozdzielczość wynosi 0,1 mm.
Speaker A
Dokładność do 0,05 mm, w zależności od użytego aparatu i jego ustawień.
Speaker A
Podsumowując, fotogrametria umożliwia precyzyjną dokumentację obiektu, ale tylko w wybranych punktach, dla których można przypisać współrzędne kartezjańskie.
Speaker A
Inną metodą pasywną jest technika SfM, z angielskiego Structure from Motion.
Speaker A
Umożliwia uzyskanie realistycznie wyglądającego modelu bez żadnych ograniczeń związanych z wymiarami obiektu.
Speaker A
Koszt sprzętu do digitalizacji jest stosunkowo niewielki.
Speaker A
Jednak ta metoda pozwala na stworzenie jedynie wizualizacji 3D.
Speaker A
To znaczy, że otrzymane dane nie będą mogły być wykorzystane do archiwizacji.
Speaker A
Powodem tego jest specyfika metody.
Speaker A
Daje ona możliwość wygenerowania modelu z zachowaniem poprawnych kątów w mierzonym obiekcie, natomiast nie ma żadnego odniesienia do skali.
Speaker A
Rozdzielczość sięga 0,1 mm.
Speaker A
Natomiast dokładność zależy każdorazowo od dokumentowanego obiektu i nie można jej ustalić.
Speaker A
Ze względu na to, że cały proces przetwarzania danych przebiega automatycznie i polega na generowaniu punktów powierzchni modelu w oparciu o dane o różnym stopniu precyzji.
Speaker A
Efekt modelowania jest trudny do przewidzenia.
Speaker A
Końcowy wynik procesu nie może zostać zweryfikowany przez samo oprogramowanie i może zawierać duże błędy w odwzorowaniu geometrii.
Speaker A
Na końcu procesu należy samodzielnie ocenić stopień akceptowalności stworzonego modelu.
Speaker A
Drugą grupą metod odwzorowania 3D są metody aktywne.
Speaker A
Tutaj zapis danych przebiega na podstawie rejestracji wyemitowanej w stronę obiektu wiązki światła.
Speaker A
W ramach aktywnej metody skanowania można wskazać triangulację laserową, metodę czasu przelotu wiązki (ang. Time of Flight) oraz metodę pomiaru z oświetleniem strukturalnym.
Speaker A
Triangulacja laserowa.
Speaker A
Jest najdłużej stosowaną z aktywnych metod rejestracji danych.
Speaker A
Opiera się na generowaniu wiązki lasera w stronę mierzonego obiektu.
Speaker A
Próbkowanie geometrii 3D badanej powierzchni jest równomierne.
Speaker A
A pomiary są możliwe nawet przy oświetleniu słonecznym.
Speaker A
Każdy punkt pomiarowy charakteryzuje się znaną, określoną niepewnością pomiaru.
Speaker A
Czas wykonania pomiaru jest długi, a poziom skomplikowania aparatu pomiarowego powoduje dużą podatność na rozkalibrowanie oraz uszkodzenia.
Speaker A
Możliwa do osiągnięcia rozdzielczość sięga 0,1 mm.
Speaker A
Dokładność pomiaru do 0,05 mm.
Speaker A
Odwzorowanie skali barw stoi na niższym poziomie niż w pozostałych dwóch metodach aktywnych, o których opowiem.
Speaker A
Time of Flight.
Speaker A
Jako kolejną metodę rejestracji można wyróżnić metodę czasu przelotu wiązki, z angielskiego Time of Flight.
Speaker A
Metodę tę stosuje się do dokumentacji dużych powierzchni oraz układów przestrzennych i ze względu na niską dokładność nie jest polecana do dokumentacji niewielkich obiektów zabytkowych.
Speaker A
Opiera się na rejestracji czasu przelotu impulsu laserowego generowanego w stronę obiektu.
Speaker A
Który jest próbkowany równomiernie na całej powierzchni.
Speaker A
A każdy punkt pomiarowy charakteryzuje się znaną współrzędną o określonej dokładności.
Speaker A
Metoda może być stosowana w oświetleniu słonecznym.
Speaker A
Natomiast czas pomiaru jest długi, a skomplikowany aparat pomiarowy jest wrażliwy na rozkalibrowanie.
Speaker A
Najmłodszą i najbardziej zaawansowaną metodą, którą można wykorzystać w badaniach archeologicznych, jest skanowanie z wykorzystaniem światła strukturalnego.
Speaker A
W wyniku skanowania otrzymuje się chmurę punktów, na podstawie której generowany jest model 3D.
Speaker A
Technika ta umożliwia równomierne próbkowanie i umieszczenie wszystkich mierzonych punktów w układzie współrzędnych.
Speaker A
W następnym odcinku opowiem więcej o tej metodzie, stosowanym sprzęcie i możliwościach oprogramowania.
Speaker A
Zapraszam.
Topics:digitalizacja 3DfotogrametriaStructure from Motiontriangulacja laserowaTime of Flightświatło strukturalnearcheologiamodelowanie 3Ddokumentacja 3Dskanowanie 3D
