عنوان پایان‌نامه
ارزیابی روش فتو گرامتری برد کوتاه در مدلسازی سه بعدی اشیائ کوچک در کاربرد موزه مجازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری - فتوگرامتری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3387;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77405;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3387;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77405
- تاریخ دفاع
- ۱۴ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- سیما شفیع زاده
- استاد راهنما
- محمد سعادت سرشت
- چکیده
- امروزه ضرورت مستندسازی آثار میراث فرهنگی بر هیچ کس پوشیده نیست چرا که میراث فرهنگی هر کشور سرمایه ای گران بها و غیرقابل جایگزین می باشد. تا کنون راهکارهای متفاوتی برای مستندسازی اشیاء میراث فرهنگی ارائه گردیده است که در میان آنها فتوگرامتری برد کوتاه به دلیل هزینه پائین، غیرتماسی بودن، قابلیت انعطاف و تولید داده با سرعت و کیفیت بالا یکی از موثرترین روش ها برای مستندسازی این آثار با ارزش به شمار می رود. تا به حال تحقیقات بسیاری روی پارامترهای موثر در مدلسازی سه بعدی به روش فتوگرامتری برد کوتاه مانند دوربین های تصویربرداری، طراحی شبکه، نرم افزارهای پردازشی و اشیاء متفاوت ارائه گردیده است اما با توجه به معرفی نرم افزارهای نوین مبتنی بر الگوریتم های بینایی کامپیوتر مانند SFM و MVS در سالهای اخیر، هنوز تحقیق جامعی در این زمینه ارائه نشده است. اهمیت موضوع وقتی دوچندان می شود که بواسطه سادگی و اتوماسیون کار با این نرم افزارها، شاهد ورود عموم مردم به مقوله بازسازی سه بعدی اشیاء از طریق تصویربرداری با دوربین های غیرحرفه ای هستیم. در این پایا نامه تصمیم بر آن شد که عوامل موثر بر مدلسازی سه بعدی شامل طراحی شبکه، نوع و پارامترهای دوربین، نورپردازی و تصویربرداری، نوع و پارامترهای نرم افزار مورد استفاده روی اجسام کوچک میراث فرهنگی (10-50 سانتی متر) مورد ارزیابی قرار گیرد. نتیجه این ارزیابی ارائه مناسب ترین تنظیمات برای مدلسازی سه بعدی اشیاء کوچک میراث فرهنگی به روش تصویربرداری همگرا و با استفاده از نرم افزارهای نوین فتوگرامتری و بینایی کامپیوتر می باشد. شایان ذکر است که به منظور ارزیابی تاثیر نورپردازی در نتایج، با توجه به محدودیتهای موجود، یک سیستم نورپردازی نسبتا ارزانقیمت و کارا توسعه داده شد. نتایج ارائه شده در آزمون های مختلف نشان می دهد که تصویربرداری همراه نورپردازی با خیمه نور در مقایسه با دو حالت بدون نورپردازی و نورپردازی بدون خیمه نور نتایج مناسب تری را بدست می دهد. با بررسی طراحی شبکه های مختلف مشخص گردید که به ترتیب شبکه غیرمتراکم، متراکم و بهینه با اختلاف جزئی از نتایج بهتری برخوردارند. این امر نشان میدهد اولا تعداد تصاویر بیشتر بواسطه ناسازگاری بین آنها لزوما به معنای کیفیت هندسی بهتر مدل سه بعدی نیست و ثانیا با توجه به پیچیدگی شکل جسم و امکان اعمال قیود دید، فاصله و دسترسی در طراحی شبکه، فاصله و زوایای بین محورهای اپتیکی تصاویر بواسطه محدودیتهای تناظریابی تصویری نباید از یک حد بیشتر شود. در ادامه با توجه به آزمونها توصیه شد از دوربین SLR با فاصله کانونی نرمال در حالت تنظیمات دستی استفاده شود. دو نرم افزار Photoscan و Contex Capture نتایج بهتری را ارائه دادند که برای نرم افزار اول با توجه به فراگیرتر بودن آن تنظیمات Highest Generic در مرحله SFM، تنظیمات High در مرحله MVS و تنظیمات High در مرحله تولید مش سه بعدی توصیه می شود. نتایج حاصل از آزمونها نشان می دهد لحاظ موارد فوق باعث می شود بتوان به دقت نسبی بازسازی سه بعدی به میزان 1:1500 ابعاد جسم رسید و میزان نویز یا ضخامت ابر نقاط سه بعدی را تا 1:13500 فاصله تصویربرداری کاهش داد.
- Abstract
- Today everybody knows the importance of cultural heritage documentation since it is considered as a precious irreplaceable assets. Different approaches for documentation of cultural heritage have been already offered among which the close-range photogrammetry is the most effective one due to being low cost, non-contact, flexible, fast and high quality in data acquisition. Many researches have been conducted on major parameters of 3D modeling in close-range photogrammetry such as imaging cameras, network design, processing software and various objects. But with regard to the advent of new powerful software based on computer vision algorithms such as SFM and MVS in recent years, a comprehensive study on this field has not been accomplished yet. The importance of this work cannot be overstated especially when the simplicity and automation of these software attracts public to the 3D reconstruction using consumer grade cameras. In this thesis, we decided to evaluate different major factors of 3D modeling including network design, camera types and parameters, illumination and types and parameters of the software used on small objects of cultural heritage (10-50 cm). We aim to find the most appropriate approach and settings for 3D modeling of small objects of cultural heritage using convergent imaging and new software of photogrammetry and computer vision. It is worth noting that to analyze the effect of illumination on 3D reconstruction result we designed and developed an effective low cost illumination system. Different examinations in this study show that imaging with illumination using light tent generates better models compared to the ones imaged without illumination or with illumination but without light tent. By analyzing three different network designs, it is concluded that sparse, dense and optimum network designs have better results respectively. This demonstrates that more pictures not necessarily result in models with better geometric quality because of the possible inconsistency between images. With respect to object complexity and possibility of applying visibility, range and accessibility constraints in network design, the angle and distance between optical axis of images should not be greater than a threshold due to the constraints of image matching. In the following it is recommended to use SLR camera with normal focal length in manual setting. The Photoscan and Context Capture software had better results .In the Photoscan software, Highest Generic setting in SFM, High in MVS and High in mesh generation is recommended. Results show that consideration of these settings would help to achieve 3D reconstruction accuracy in range of 1:1500 object dimension and reduce the noise level of point cloud to 1:13500 of imaging distance.
