Fallstudie zur Verwendung vollsphärischer 360°-Bilder in Agisoft Metashape
Autor: Christiane Zhao, Marketing-Spezialistin
Beteiligte Organisationen: Agisoft, Weiss AG
Verwendete Hardware: Civetta 360° (Weiss AG), Phantom 3 Professional (DJI)
Verwendete Software: Metashape (Agisoft), CivettaUtility (Weiss AG)
Erstellen von Punktwolken, texturierten Netzmodellen und Orthophotos mit der Weiss AG Civetta -230 Megapixel 360° HDR Kamera
Einführung
Die Civetta ist ein automatisiertes 360°-HDR-Aufnahmesystem (High Dynamic Range), das 360° x 180°-Bilder mit einer Auflösung von 230 Megapixeln und einer Farbtiefe von 32 Bit (HDR) erzeugt und damit das perfekte Werkzeug für Photogrammetrie- und 3D-Rekonstruktionsanwendungen ist. Die Civetta wird in einer Vielzahl von Branchen und Organisationen eingesetzt, um hochpräzise kalibrierte 360°-Vollsphärenbilder zu erfassen.
Entwickelt von der Weiss AG in Deutschland jetzt auch in den 5th Version sind Civettas auf der ganzen Welt bei Kunden wie Shell, ATF, BP, Guardia civil, FBI, Nvidia, BMW und vielen anderen im täglichen Einsatz.
Das System wurde so konzipiert, dass es auch bei extremen Umwelt- und Lichtverhältnissen absolut zuverlässig arbeitet.
Die Stärke der Arbeit mit kalibrierten 360°-Bildern der Civetta liegt darin, dass der Standort einmal erfasst wird und in 6 verschiedene Ergebnisse umgewandelt werden kann:
Prozess mit der Software CivettaUtility:
- Aufnahme von HDR-Bildern mit 230 MPixel und 32 Bit Farbtiefe
- Tonwertkomprimierung durchführen, um die hellen und dunklen Bereiche in einem 8-Bit-Bild abzudecken
- Nehmen Sie Messungen in m oder ft in 360°-Stereopaaren ohne weitere Kalibrierung vor
Prozess mit der Software Metashape:
- Farbige Punktwolken erzeugen (8 Bit, 32 Bit)
- Erstellen texturierter 3D-Modelle (8bit, 32 bit)
- Orthofotos erstellen (8bit, 32 bit)
Die hervorragende Bildqualität und die vorherige Kalibrierung machen die Ausgabe der Civetta zur perfekten Grundlage für die 3D-Rekonstruktion.
Ziel dieses Berichts ist es, HDR-Panoramabilder dieser Hochpräzisionskamera zu verwenden und sie mit Agisoft Metashape zu verarbeiten, um eine messbare 3D-Punktwolke für die Dokumentation und Rekonstruktion zu erstellen. Diese Studie zeigt, dass die Civetta eines der genauesten und einfachsten Erfassungsgeräte ist, das für eine hochautomatisierte Punktwolkenerzeugung verwendet werden kann.
Inhalt
01. Hintergrund
02. Verwendete Tools/eingesetzte Software
03. Unsere Aufgaben
04. Gebäude/Region
05. Herausforderungen
06. Fotoaufnahme
07. Kamera-Einstellungen
08. Arbeitsstunden: Feldstunde/Bürozeit
09. Allgemeiner Arbeitsablauf
10. Lieferbar unter
11. Fazit
12. Quittierung
01. Hintergrund
Ziel dieser Studie ist es, den standardisierten Workflow von Civetta zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen digitalen Zwillingsproduktion in Kombination mit Agisoft Metashape darzustellen und zu analysieren.
Die Civetta nimmt automatisch ein 230 MPixel HDR 360° innerhalb von 40 Sekunden auf, mit einem Fokusbereich von 0,3 m / 1 ft bis unendlich. Agisoft war der erste Softwareentwickler, der die Rekonstruktionsfunktionalität aus 360°-Bildern in seine Software integriert hat, basierend auf den von der Weiss AG bereitgestellten Civetta-Bildern. Die Kombination von Civetta mit Metashape kann genaue und zuverlässige 3D-Punktwolken für Kunden aus den Bereichen Öl & Gas, Luftfahrt, Kulturerbe, Unterhaltung, E-Training, Strafverfolgung und mehr liefern.
02. Verwendete Tools / Software
Hardware: Civetta von Weiss AG, DJI Phantom 3 Professional
Software: CivettaUtility (wird beim Kauf von Civetta mitgeliefert), Agisoft Metashape 2020
Agisoft Metashape installieren : Agisoft Installationsprogramm
03. Unsere Aufgaben
Ein langjähriger Anwender von Weiss AG-Technologien wurde mit der Aufnahme eines Stadtteils eines ländlichen Gebietes beauftragt. Die 3D-Punktwolken und HDR-Panoramabilder wurden anschließend für verschiedene Abteilungen in der Dokumentation, Bauplanung, Stadtplanung und digitalen Rekonstruktion verwendet. Die 360°-Bildpaare und die 3D-Punktwolke werden auf der Web-Plattform VAM2 bereitgestellt, um dem Endanwender die Untersuchung und Vermessung von Straßen, Türen, Fenstern, Wänden und anderen relevanten Objekten in der Szene zu ermöglichen.
04. Gebäude / Region
- Region: Long Hu Gu Zhai, Chao Zhou, Provinz Guangdong, China
- Straßen: Die Gesamtlänge aller in diesem Projekt erfassten Straßen beträgt insgesamt 3 KM. Es umfasst sieben Hauptstraßen (1,5 KM) und drei Nebenstraßen (1,5 KM). Es gibt 154 Panoramapaare, die von der Civetta erfasst wurden.
- Gebäude: 1 antiker Tempel (überdachte Fläche 45*57m), es gibt 58 Panoramapaare, die von der Civetta aufgenommen wurden.
05. Herausforderungen
- Die 3D-Dokumentation und -Messung ist schwierig, da Fahrgäste, Fahrräder und andere Faktoren die statische Fotoaufnahme der Szenen stören.
- Schwierigkeiten bei der Erfassung der Straße und der Gebäude des Bereichs, da geparkte Fahrzeuge, Tische und andere Gegenstände die Sicht versperren können.
- Beleuchtungsvarianz, die Region hatte eine hohe Sonneneinstrahlung mit vielen dunklen Bereichen in Löchern und unter den Dächern
- Zeichner können bei jeder Fahrt nur eine bestimmte Anzahl von Daten und Abmessungen erfassen.
06. Fotoaufnahme
Bei der Photogrammetrie-Methode sind einige wichtige Punkte zu beachten, wenn Sie erwägen, Panoramabilder zur Erstellung von 3D-Modellen zu verwenden:
1. Je höher die Anzahl der aufgenommenen Fotos ist, desto mehr Redundanzen treten bei Objektpunktüberlappungen auf. Stellen Sie sicher, dass jeder Bereich von mindestens zwei Stellen aus von der Civetta erfasst wurde. Am praktischsten ist eine Aufnahme von einer oberen und einer unteren Position, was sich mit dem kalibrierten Messstativ, das jeder Civetta beiliegt, leicht realisieren lässt.
2. Da 360°-Bilder jede Richtung abdecken, ist die Registrierung der 360°-Bilder zueinander sehr schnell und genau.
3. Durch den Einsatz der Civetta, die die gesamte Kugel erfasst, wird die Anzahl der Bildaufnahmen vor Ort stark reduziert. Es minimiert auch den Beruf und die Erfahrung, die das Personal für den Aufnahmeprozess benötigt, da es fast unmöglich ist, eine Ansicht zu vergessen.
07. Arbeitsstunden
Einige unserer Kunden arbeiten alleine, andere in Zweierteams, wobei sich einer hauptsächlich darum kümmert, den Bereich von Personen und Fahrzeugen freizuhalten.
Feldstunden: 3 Tage Erfassung für 2 Personen zur Erfassung von zehn Straßen und einem Gebäude
Für eine Straße: Die Mitarbeiter erfassten etwa 17 bis 20 Bildpaare mit der Civetta, zusammen mit 100 Fotos, die von der Drohne aufgenommen wurden, um nur die Dachoberseite zu erfassen. Jede Straße benötigt etwa eine Stunde, um alle Daten zu erfassen.
Für den antiken Tempel:Die Mitarbeiter nahmen 58 Bildpaare mit der Civetta auf, zusammen mit 140 Fotos, die von der Drohne zur gleichen Zeit aufgenommen wurden, um die vom Boden aus nicht sichtbaren Dachseiten abzudecken. Die gesamte Feldarbeit wurde in 6 Stunden erledigt.
Office Hours, -download und Bearbeitung der 360°-Bilder: Zurück im Büro wurden die 212 Bildpaare von der Civetta und dem Backup-Speicher heruntergeladen. Da die Civetta über einen internen Speicher für etwa 800 Aufnahmen verfügt, war vor Ort nur ein Download erforderlich.
Zurück im Büro wurden die 212 Bildpaare von der Civetta und dem Backup-Speicher heruntergeladen. Da die Civetta über einen internen Speicher für etwa 800 Aufnahmen verfügt, war vor Ort nur ein Download erforderlich.
Das Herunterladen, die Vorverarbeitung und die Verarbeitung sind durch den Einsatz von CivettaUtility vollständig automatisiert und erfordern keine menschliche Überwachung.
Auf einem Standard-PC (z.B.: i7, 16 GB RAM, SSD, USB 3) sind die Schritte Download, Pre-Processing und Post-Processing in ca. 90 Sekunden pro 360°-Endresultat erledigt.
Für die Straße:
Agisoft Metashape benötigt 3 Stunden, um die Daten von jeder Straße zu verarbeiten, mit Dichtepunkten als Endausgabe (von den Kunden gewünscht). Das Projekt produzierte 13 Punktwolken; jede Punktwolke enthält mehr als dreihundert Millionen Datenpunkte.
Für die alte temBitte:
Agisoft Metashape benötigt für die Verarbeitung seiner 3D-Punktwolken 8 Stunden.
08. Allgemeiner Arbeitsablauf
Für die 360-Panorama-Photogrammetrie-Technik wurde die Civetta so positioniert, dass sie die Strukturen bestmöglich abdeckt. Typischerweise liegt der Abstand zwischen den einzelnen Messpaaren zwischen 5-10 Metern. Die Civetta nimmt immer HDR-Bilder auf, um sehr helle und sehr dunkle Bereiche in einer Szene abzudecken. Das Projekt erfordert die Erfassung von Messdaten für 3D-Modelle und Panoramabilder, daher wurden die Panoramabilder von der Civetta von der gleichen Stelle aus der oberen und unteren Position aufgenommen.
Das Stativ ist vorkalibriert, um einen exakten Abstand von 600 mm zwischen oberer und unterer Position zu gewährleisten. Das bedeutet, dass Sie der Punktwolke Messwerte hinzufügen können, indem Sie bei der Verarbeitung mit Agisoft Metashape 600 mm im Abstandsfeld hinzufügen. Außerdem können Sie bei der Arbeit mit VAM2 ohne weitere Kalibrierung Messungen in den 360°-Bildern vornehmen.
Die Gesamtzeit der 212 erfassten Panoramapaare (mit Messdaten) betrug etwa 16 Stunden, einschließlich der Einrichtung der Kamera und des automatischen Erfassungsprozesses, der von der Civetta selbst an jedem Ort durchgeführt wurde. Darin nicht enthalten sind die Transportzeit und die Zeit, in der auf das Verlassen des Gebietes gewartet wurde. Als Photogrammetrie-Methode erfordert sie die Sicherung von 60% und mehr Überlappung zwischen den Panoramabildern, die von verschiedenen Stellen aus aufgenommen wurden.
Die Datenverarbeitung und Registrierung wurde mit Agisoft Metashape durchgeführt, einem hochwertigen Softwareprodukt für die photogrammetrische Verarbeitung digitaler Bilder und die Erzeugung räumlicher 3D-Daten. Vor dem Hochladen der Fotos können Anwender die Maskenfunktion in Metashape nutzen, um den unteren Stativbereich der 360°-Bilder auszuschneiden. Nach dem Import aller Panoramabilder in Agisoft Metashape können Anwender die Entfernungswerte für ein Paar von Panoramabildern, die an der gleichen Stelle aufgenommen wurden, in Agisoft eingeben. Im Kamera-Kalibrierungsdialog des Werkzeugmenüs muss der Anwender den richtigen Kameratyp, eine sphärische Kamera, für die entsprechenden Bildgruppen zuordnen. Es wird der allgemeine Arbeitsablauf der Datenverarbeitung durchlaufen, einschließlich der Ausrichtung der Fotos, der Erstellung dichter Punktwolken, der Vernetzung, der Textur, des Kachelmodells, des digitalen Höhenmodells und des Exportergebnisses. Das Ergebnis kann eine spärliche Punktwolke im Viewer sein, in der die Positionsschätzungen der Kamerapositionen als Blasen angezeigt werden.
09. Liefergegenstände
10. Fazit
Civetta hat genaue farbige Punktwolken mit Daten erzeugt, die von Agisoft Metashape verarbeitet wurden. In den letzten 12 Jahren wurde die Civetta von Weiss AG von einer Vielzahl von Fachleuten in verschiedenen Branchen eingesetzt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Bereiche Öl & Gas, Luftfahrt, Kulturerbe, Fabrikplanung/Wartung/Reproduktion sowie in den Bereichen Museum & Galerien, Gaming und Film. Mit nur einer Taste am Gehäuse der Hardware ist sie einfach zu bedienen und stellt fast keine Anforderungen an die Person, die sie benutzt.
Die Kombination von Agisoft Metashape und Civetta kann Ihnen dabei helfen:
● Detaillierte Dokumentation mit schneller Scanzeit
● Hochwertige Punktwolkendaten und Panoramabilder für Rekonstruktion, Rendering und Modellierung
● Ein komplettes Paket an Assets für die digitale Verwaltung, Wartung und virtuelle Schulung
11. Quittierung
Die Weiss AG ist seit mehr als 12 Jahren auf dem Gebiet der Photogrammetrie tätig und nutzt seither die Agisoft Metashape Software, um für die verschiedensten Zwecke in ihren Berufszweigen beeindruckende Ergebnisse zu erzielen. Wir sind Agisoft Metashape sehr dankbar für die Unterstützung von Panoramabildern bei der Konstruktion von 3D-Modellen und für die wesentliche Unterstützung und Anleitung für diese Studie.
Autor: Christiane Zhao, Marketing-Spezialistin
Datum: 11. Januar 2021
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