LA FOTOGRAMMETRIA SFERICA PER L’EMERGENZA La facciata della chiesa delle Anime Sante Gabriele Fangi, Livia Piermattei Università Politecnica delle Marche, Ancona [email protected] , [email protected] Cos’è la Fotogrammetria Sferica ? TEORIA 1) Dallo stesso punto si prendono fotografie a 360° 2) Le immagini vengono proiettate su una sfera (virtuale) nel calcolatore mediante il sotware di stitching 3) La sfera viene cartografata su un piano 4) Dalle coordinate immagine si derivano le direzioni ai punti oggetto (Fangi 2006,07,08,09,10, Barazzetti, Remondino, Scaioni,2010) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei TEORIA Equazioni della proiezione equirettangolare o proiezione Latitudine – Longitudine Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei TEORIA Sono necessarie due correzioni angolari per rendere l’asse della sfera verticale Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei ISPRS Commission V Mid‐Term Symposium Close Range Image Measurement Techniques Newcastle upon Tyne, 22‐24th June 2010 TEORIA Relazione fra i punti immagine e i punti oggetto ( X − X0 ) −α y (Y −Y0 ) ⎞ ⎛ ⎟⎟ x = R ⋅ ⎜⎜ −θ0 + atg (Y −Y0 ) +αx ⋅ (Z − Z0 ) ⎠ ⎝ y = R ⋅ a cos α y ( X − X 0 ) − α x (Y − Y0 ) + (Z − Z0 ) ( X − X 0 )2 + (Y − Y0 )2 + (Z − Z0 )2 Equazioni di collinearità ovvero Equazioni alla direzione orizzontale e all’angolo verticale Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei La ricostruzione 3d dell’oggetto avviene per intersezione di rette proiettive TEORIA Fasi dell’orientamento 1 ) Formazione dei Modelli per complanarità 2) Unione dei modelli 3) Compensazione di blocco a minimi vincoli Gabriele Fangi ‐ Liia Piermattei Si ha così a disposizione una specie di (pseudo) camera ideale: ‐ Risoluzione molto grande (es. 30000x15000 pixel) ‐ Costo praticamente nullo ‐ Priva di distorsione ‐ Angolo di campo fino a 360° ‐Tempi di presa ridottissimi ‐ Possibilità di esplorazione interattiva con i cosiddetti quicktime ‐ Libretto di campagna ideale per il topografo ‐Sono sufficienti poche misure di distanza per dimensionare il rilievo ‐ La precisione non sarà mai la massima anche se più che sufficiente per la maggior parte degli impieghi ingegneristici Per tutti questi motivi la FOTOGRAMMETRIA SFERICA può essere utilizzata come FOTOGRAMMETRIA DELL’EMERGENZA Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Abbiamo provato a utilizzare anche i panorami creati da google‐maps. Per ora la qualità è troppo scarsa. Quando sarà migliore si avrà a disposizione un immenso archivio fotografico a scopi mensori L’Aquila – Via Cimino prima del terremoto da Street View Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei E’ universalmente riconosciuto che la documentazione è il primo passo per la salvaguardia dei BENI CULTURALI ‐ Il tempo, gli uomini, gli eventi catastrofici naturali e artificiali mettono a rischio la conservazione dei BENI CULTURALI ‐ I BENI CULTURALI scompaiono a una velocità superiore a quella con cui si riescono a documentare (CIPA) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Incidentistica stradale Incidentistica stradale Un esempio di EMERGENZA ? ‐ ‐ ‐ Incidente stradale Rilievo nel momento stesso in cui si è verificato Con i soli mezzi a disposizione (es. telefono cellulare) INCIDENTISTICA STRADALE Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Simulazione di incidente Incidentistica stradale Due automobili: Renault Clio – Honda Insight Telefono cellulare Xperia Sony‐Ericsson 9 panorami (ripresi a mano libera) – panorama n. 4 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Simulazione di incidente Incidentistica stradale Due automobili: Renault Clio – Honda Insight Telefono cellulare Xperia Sony‐Ericsson Rete di orientamento dei 9 panorami Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Simulazione di incidente Incidentistica stradale Due automobili: Renault Clio – Honda Insight Telefono cellulare Xperia Sony‐Ericsson Restituzione a fil di ferro Dimensionamento con misure note dei modelli di auto Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei San Pietro Spoleto ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Elisa Cingolani) Sono ormai numerosi gli esempi di rilievi ottenuti con questa tecnica, realizzati dagli studenti sia durante il corso di fotogrammetria che per tesi di laurea. Vengono qui mostrati alcuni esempi – Una nuova fotogrammetria architettonica con i panorami sferici 15 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei San Pietro Spoleto ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Elisa Cingolani) – Una nuova fotogrammetria architettonica con i panorami sferici 16 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei San Pietro Spoleto ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Elisa Cingolani) Bassorilievi restituiti in monoplotting Una nuova fotogrammetria architettonica con i panorami sferici 17 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei San Miniato al Monte – Firenze ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Perla Ottaviani) 18 – Una nuova fotogrammetria architettonica con i panorami sferici Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Santa Maria Maggiore – Roma ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione: A.Formentini) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Santa Maria Maggiore Abside ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione: Paola Casoni) 20 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei ESEMPI Rilievo professionale su commissione Santa Maria della Carità – Ascoli Piceno Interno: 17 pano Facciata: 4 pano Copertura: 10 pano 5 stazioni di teodolite (Luglio 2009) Cross‐section Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei ESEMPI Rilievo professionale su commissione Santa Maria della Carità – Ascoli Piceno Sezione ( G.Mariotti, M.Villani, L.Bardassarri) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei ESEMPI Rilievo professionale su commissione Santa Maria della Carità – Ascoli Piceno Sezione ( G.Mariotti, M.Villani, L.Bardassarri) Cross‐section Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Plaza de Armas – Cuzco, Peru 2007 ESEMPI Progetti degli studenti (13 Panorami C.A.Bozzi ‐ restituzione G.Fangi, C.M.Agostoni) Orientamento con le coordinate UTM di 4 punti da Google‐Earth ad alta risoluzione 24 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Duomo di Ancona ESEMPI Progetti degli studenti La facciata (restituzione Valeria Pompa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Duomo di Ancona ESEMPI Progetti degli studenti Vista laterale (restituzione Valeria Pompa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei L’ Abbazia di San Galgano – Siena Vista aerea ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Fabiana Zeppa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei L’ Abbazia di San Galgano – Siena ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Fabiana Zeppa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei L’ Abbazia di San Galgano – Siena ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Fabiana Zeppa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Il teatro romano di Sabratha – Libia ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Cecilia Pisa) Rete di 22 panorami (2009) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Il teatro romano di Sabratha – Libia Modello a fil di ferro ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Cecilia Pisa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Sant’Ivo alla Sapienza (F.Borromini) – Roma ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Chiara e Cecilia Manarini ) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Sant’Ivo alla Sapienza (F. Borromini) – Roma ESEMPI Progetti degli studenti La facciata posteriore e la Cupola Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Santuario della Santa Casa, (C. Maderno) – Loreto ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione L.Montironi) Pianta rete Foto del campanile Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Santuario della Santa Casa, (C. Maderno) – Loreto ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione L.Montironi) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Santa Maria della Consolazione, (G. Michelucci) – San Marino ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Marco Doria) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa a Tor Tre Teste, (R. Meyer) – Roma ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Tania Ortolani, Silvia Refi) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa a Tor Tre Teste, (R.Meyer) – Roma ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Tania Ortolani, Silvia Refi) 2 serie di panorami: 32 esterni 14 interni In un tempo ridottissimo (4 ore) un rilievo quasi completo Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Le mura della cittadella di Aleppo, (Patrimonio Unesco) – Siria ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Livia Piermattei) 35 panorama 10000x5000 pixel – Canon 450d – Ptgui 8, agosto 2010 Orientamento con le coordinate UTM di 4 punti da Google‐Earth ad alta risoluzione Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Le mura della cittadella di Aleppo, (Patrimonio Unesco) – Siria ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Livia Piermattei) Lunghezza totale ~ 900 m Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Le mura della cittadella di Aleppo, (Patrimonio Unesco) – Siria ESEMPI Progetti degli studenti (restituzione Livia Piermattei) Ricostruzione virtuale della cittadella Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei La facciata di Santa Maria del Suffragio Chiesa delle Anime Sante (G. Leonporri, O.A.Bucci) L’Aquila Martedi 15 marzo 2011 abbiamo ripreso cinque panorami della facciata della chiesa, sotto la pioggia e a mano libera (condizioni ambientali al limite) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Panorama n. 1 Canon eos 60D – 18 megapixels – 28 mm – Iso 1000 Ptgui 9 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Panorama n. 2 Canon eos 60D – 18 megapixels – 28 mm – Iso 1000 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Panorama n. 3 Canon eos 60D – 18 megapixels – 28 mm – Iso 1000 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Panorama n. 4 Canon eos 60D – 18 megapixels – 28 mm – Iso 1000 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Panorama n. 5 Canon eos 60D – 18 megapixels – 28 mm – Iso 1000 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Rete di orientamento 4 3 2 1 5 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Rilievo e restituzione Editing 24,20 m Chiesa delle Anime Sante 19,38 m Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Elaborazione del modello Modellazione 3D Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Elaborazione del modello Chiesa delle Anime Sante Proiezione Textures Fotorealistica Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei STRUCTURE FOR MOTION da panorami sferici Proiezione equirettangolare Elaborazione E.d’Annibale MeshLab Chiesa delle Anime Sante edVR Tool (vvvv programming) 385000 punti Proiezione piana Bundler (Lourakis and Argyros ) CMVS2 PMVS2 (Furukawa) Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante CONTROLLO DI QUALITA’ Il giorno 27 aprile siamo tornati – misurati 135 punti con stazione totale reflectorless TOPCON GTP 7000 Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Least Squares Best Fitting – Punti fotogrammetrici sui punti topografici Residui di osservazione riguardati come errori Distribuzione degli Errori Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei Chiesa delle Anime Sante Scarti Quadratici Medi sx= 0.019 sy= 0.026 sz= 0.037 medie dei moduli degli errori qx= 0.013 qy= 0.020 qz= 0.025 Media moduli errori = 0.026 m Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei CONCLUSIONI La FOTOGRAMMETRIA SFERICA : ‐Può essere uno strumento utile per la documentazione rapida completa ed economica dei Beni Culturali ‐Rende possibile un rilievo metricamente corretto con semplici mezzi a disposizione ‐ immediatamente sul posto ‐ a costi molto ridotti ‐ in tempi molto brevi Per tutti questi motivi la FOTOGRAMMETRIA SFERICA può essere riguardata come FOTOGRAMMETRIA DELL’EMERGENZA Gabriele Fangi ‐ Livia Piermattei grazie per l’attenzione !!!
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