HOW TO: aerofotogrammetria con drone e Pix4Dmapper. Elaborazione

Aerofotogrammetria con drone e Pix4Dmapper

Eccoci giunti al quinto appuntamento con il nostro tutorial tecnico sull'aerofotogrammetria da drone. In questa seconda parte stiamo trattando il software Pix4Dmapper nella sua versione demo Pix4Ddiscovery.

Nel precedente appuntamento abbiamo scoperto come avviare un progetto, importare le immagini e dato un'occhiata ai segreti dell'image matching. Quindi abbiamo avviato l'elaborazione che questa versione consente di salvare. Ora riapriamo il nostro progetto e proseguiamo il percorso.

HOW TO: aerofotogrammetria con drone e Pix4Dmapper. Introduzione (parte 1)

Aerofotogrammetria step 6: correzione metrica del progetto

Come già espresso nelle precedenti puntate dedicate ad Agisoft Phostoscan, la differenza tra Computer Vision e fotogrammetria consiste nell'accuratezza metrica del progetto: nel primo caso la metrica del modello sarà approssimata, nel secondo caso dovrà essere esatta. Al fine di rendere quanto più conforme possibile la metrica del nostro progetto alla realtà, dobbiamo introdurre una serie di correttivi che la fotogrammetria richiede in quanto tecnica di acquisizione dati di tipo passivo.

Ecco che entrano in ballo i GCP, o Ground Control Point, punti notabili sul terreno o marcatori appositamente posizionati che, acquisiti con apposita strumentazione topografica (tipicamente stazione totale o strumento GNSS), permettono al modello di essere scalato, ruotato e orientato sulla base di coordinate reali (o locali) e misure precise.

Differenza tra GCP e Control Point

Pix4Dmapper introduce accanto ai GCP il concetto di Control Point: punti che il software utilizza per una verifica indipendente dell'accuratezza del progetto. Se i GCP sono disposti con una strategia ben precisa nella nostra area di lavoro (quando possibile), i Control Point devono essere assolutamente randomici. Se i GCP possono essere usati per la correzione metrica del progetto, i Control Point servono a verificarne l'accuratezza.

Tipologia di GCP

In Pix4Dmapper i GCP possono essere di 3 tipi:

  • 2D GPC: se conosciamo soltanto le coordinate X, Y oppure la latitudine e la longitudine (Y, X) del punto
  • 3D GCP: se conosciamo le coordinate X, Y, Z oppure la latitudine, la longitudine e l'altitudine (Y, X, Z) del punto
  • Control Point: se conosciamo le coordinate X, Y, Z oppure la latitudine, la longitudine e l'altitudine (Y, X, Z), ma il punto non viene usato per la ricostruzione del modello.

GCP Editor

Per accedere all'interfaccia di gestione dei GCP, andiamo nel menu Progetto --> Gestione GCP/MTP: si apre un pannello pop-up che presenta 3 sezioni. Vediamole nel dettaglio.

Aerofotogrammetria da drone e Pix4Dmapper: pannello Gestione GCP/MTP
  • Sistema di coordinate GCP: gestisce il sistema di coordinate (ad es. WGS 84) nel quale i GCPs/MTPs/Control Points sono espressi
  • Tabella GCP/MTP: la seconda sezione riguarda la possibilità di importare, editare, gestire, aggiungere e rimuovere GCPs/MTPs/Control Points
  • GCP/MTP editor: con questo pannello possiamo gestire l'individuazione dei marker direttamente sulle immagini o all'interno del progetto

Il programma offre la possibilità di lavorare sia con il raycloud al termine dello step 1, oppure con l'editor base prima dello step 1.

Se abbiamo acquisito le nostre coordinate tramite un ricevitore GNSS, avremo ottenuto dei GCP con coordinate geolocalizzate in un sistema conosciuto. Poiché il nostro APR aggiunge alle immagini i tag di latitudine e longitudine, stiamo lavorando all'interno di un progetto che prevede che tanto le immagini quanto i GCP siano geolocalizzati. In questo caso il metodo di aggiunta dei GCP consigliato è il seguente:

  • Dopo aver misurato i GCP ed esportati dallo strumento nel formato compatibile con Pix4D, all'interno della tabella GCP seleziono importa GCP. La finestra che si apre mi dà la possibilità di selezionare tra formato file X, Y, Z oppure Y, X, Z, a seconda che nel file per ogni punto sia indicata prima la latitudine oppure la longitudine.
  • Avendo già processato lo step 1, possiamo procedere con raycloud a marcare i GCP all'interno della nostra nuvola. Dal pannello GCP/MTP Editor clicchiamo dunque su Editor raycloud

Affinché il modello sia scalato, ruotato e geolocalizzato correttamente, sono necessari almeno 3 GCP. Per ricavare un buon modello, è richiesto un numero minimo di GCP tra 5 e 10. Il nostro consiglio è si valutare il numero di GCP in base alla dimensione del progetto, laddove ne bastano 6 e quando invece ne sono necessari 15. Ogni GCP ben localizzato aumenterà la precisione e l'accuratezza del progetto.

Aerofotogrammetria da drone e Pix4Dmapper: editor raycloud per GCP/MTP

L'interfaccia del programma cambierà per entrare nell'editor raycloud. Sulla sinistra si apre il pannello layer, che contiene al suo interno tutti i dati calcolati dal programma. Espandiamo la voce Tie Points e di seguito la voce GCP/MTP: questa voce contiene l'elenco dei GCP/MTP che abbiamo caricato in precedenza. Facciamo clic sul primo GCP, nel nostro caso 9001 (7).

A questo punto nella parte destra dell'interfaccia si aprirà il pannello proprietà con le due sezioni "Selezione" e "Immagini": nella prima sezione saranno indicate le proprietà del GCP, quali ad es. tipologia, coordinate, stima dell'errore, etc.; nella seconda sezione sono listate tutte le immagini sulle quali il GCP è visibile. Quando sull'immagine la posizione del GCP è stimata, esso appare con un cerchio blu con un punto al centro: viene così rappresentata la proiezione delle coordinate su quell'immagine.

Ognuna delle immagini può essere navigata con i soliti comandi del pan, dello zoom, etc. tramite il tasto sinistro premuto o la rotella del mouse. Quando abbiamo individuato la giusta posizione del nostro marker o punto notabile a terra, con un clic sinistro del mouse piazziamo il GCP sull'immagine, non più con una posizione stimata ma ora con una posizione "certa": ora il GCP sull'immagine assumerà la forma di un cerchio con croce gialla al centro. Eseguiamo questa operazione in una seconda immagine, e vedremo apparire una croce verde su tutte le immagini interessate dal GCP. La croce verde rappresenta la riproiezione stimata delle coordinate 3D del GCP dipendente dalla posizione manualmente accertata del GCP.

Se su una immagine vedete apparire un cerchio rosa, vuol dire che la posizione di quel punto è errata e dovete procedere immediatamente alla sua correzione.

Fatto questo, nel pannello selezione clicchiamo sul bottone Marcatura automatica: il programma si occuperà per noi di individuare la corretta posizione del GCP su tutte le altre immagini sfruttando un algoritmo di correlazione automatica basata sul colore.

Qualora siano rimaste delle immagini che presentano soltanto una croce verde senza cerchio e croce gialle, si proceda a verificare se la croce verde indica una posizione corretta (nessun'altra operazione è richiesta) oppure una posizione scorretta, al che sarà necessario individuare il GCP manualmente su più immagini.

Quando la croce verde sarà nel posto corretto in tutte le immagini, nel pannello selezione clicchiamo su Applica. Non resta che procedere a ripetere tutti questi step per tutti i GCP che abbiamo caricato nel progetto.

Aerofotogrammetria da drone e Pix4Dmapper: proprietà GCP

Riottimizzare il progetto

Siamo finalmente pronti per valorizzare questo lavoro attraverso il comando da menu Elaborazione --> Riottimizza.

Questo comando procederà a riottimizzare i parametri interni ed esterni della camera, e di conseguenza la ricostruzione 3D, basandosi ora sui GCP, ovvero su coordinate certe.

Bisogna ricordare che questo processo è disponibile soltanto al termine dello step 1 e qualora siano stati aggiungi GCP o effettuate altre operazioni che possano influenzare la correttezza della ricostruzione. Va anche ricordato che questo processo cancella lo step 1 (perché lo rifà da capo), cancella l'eventuale report generato e cancella gli eventuali step 2 e 3 che fossero stati processati. Qualora si volesse generare un nuovo Report al termine del processo riottimizza, da menu Elaborazione --> Genera quality report.

Aerofotogrammetria da drone e Pix4Dmapper: processo riottimizza

Bene, anche oggi siamo giunti alla conclusione di questa puntata. Finora abbiamo visto come caricare le immagini, allinearle, processarle, inserire i GCP che ci saranno utili per la correzione metrica del nostro progetto. Infine riprocessare lo step 1 per applicare la correzione metrica al progetto.

Nel prossimo appuntamento vedremo come generare la nuvola di punti densa e partendo da questa generare i prodotti derivati, a cominciare dalla mesh 3D texturizzata.

Ricorda che lavoriamo al fianco dei professionisti per collaborare con loro nella perfetta riuscita dei loro progetti: se sei alle prime armi, vuoi migliorare la resa dei tuoi elaborati o semplicemente sfruttare la nostra conoscenza nel campo per i tuoi progetti, non esitare a contattarci con il form sottostante.

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Posted by Archeo Staff

Siamo specializzati nel campo dell'archeologia, della fotografia digitale, della topografia, del laser scanner e operatori CRO autorizzati ENAC per lavorare con i droni.

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