Fotogrammetria: valokuvista 3D-malliksi

Miten valokuvista syntyy geometriaa?

Fotogrammetriassa ohjelmisto etsii eri kuvista samoja yksityiskohtia ja arvioi kameran sijainnit sekä kohteen kolmiulotteisen rakenteen. Tuloksena voi olla pistepilvi, kolmioverkko ja valokuvista muodostettu pintatekstuuri. Menetelmä sopii esimerkiksi esineisiin, julkisivuihin ja maastoon, kun kohteesta saadaan riittävästi teräviä ja toisiinsa liittyviä kuvia.

Tarvitset kameran, sopivan objektiivin, käsittelyohjelmiston sekä aineiston kokoon riittävän tietokoneen. Pienen kokeilun voi tehdä myös puhelimella. Korkea pikselimäärä ei korvaa epäonnistunutta kuvausta, eikä ohjelmiston ilmoittama valmis malli ole vielä laadunvarmistus.

Suunnittele kuvaus kohteen ympärille

Kuvaa useista sijainneista niin, että samat pinnan yksityiskohdat näkyvät useassa kuvassa. Yksittäinen panoraama yhdestä pisteestä ei anna samaa tietoa kuin kohteen ympäri liikkuva kamera. Varaa kuvia myös ylä- ja alaviistoista sekä vaikeista syvennyksistä.

Agisoftin Metashape-ohjeessa kuvien päällekkäisyyden lähtökohdaksi annetaan vähintään noin 60–70 prosenttia. Luku ei ole onnistumistakuu: peittoa ja kuvaussuuntia on lisättävä vaikeissa kohdissa. Tavoitteena on yhtenäinen kuvasarja, ei mahdollisimman suuri määrä lähes identtisiä kuvia.

Käytännön työvaiheet

1. Valitse liikkumaton, pintakuvioltaan erottuva harjoituskohde ja tasainen valaistus.
2. Pidä kuvat terävinä, vältä puhkipalamista ja hallitse valkotasapaino. Säilytä alkuperäiset kuvat.
3. Lisää tunnettu mitta tai kalibroitu mittasauva, jos mallista pitää mitata. Älä liikuta mittaviitettä kesken kuvauksen.
4. Kohdista kuvat ja tarkista, muodostavatko kamerat järkevän kokonaisuuden.
5. Laske geometria, siivoa ylimääräinen tausta ja muodosta tekstuuri.
6. Tarkista mitat erillisillä vertailumitoilla ja tee käyttökohteeseen sopiva kevennetty versio.

Kiiltävät ja läpinäkyvät pinnat ovat vaikeita

Ohjelmisto tarvitsee kuvasta toiseen tunnistettavia piirteitä. Peili, kirkas lasi tai tasaisen valkoinen seinä tarjoaa niitä heikosti. Heijastukset muuttuvat katselusuunnan mukana ja voivat tuottaa vääriä pintoja. Kohdetta tai sen pintaa ei pidä käsitellä ilman omistajan lupaa; arvokkaissa esineissä on järkevää valita toinen mittaustapa.

Mallista osaksi kaksosta

Nimeä kohde ja tallenna kuvauspäivä, mittakaava, koordinaatisto sekä tarkistuksen tulokset. Lisää laitteille tai rakennusosille tunnisteet, joihin myöhempi tieto voidaan liittää. Fotogrammetria tuottaa tällöin kaksosen geometrisen lähtöaineiston. Mallin päivitys ja sen yhteys käyttötietoon suunnitellaan erikseen.