Ricostruzione fotogrammetrica 3D di edifici con texture da immagini nell'infrarosso termico

The aim of this thesis is to show a method for the texturization with thermal images of 3D model created by panchromatic images. The proposed method will be useful also with other subjects and other different kind of sensors able to create data in image format. RICOSTRUZIONE FOTOGRAMMETRICA 3D DI EDIFICI CON TEXTURE DA IMMAGINI NELL’INFRAROSSO TERMICO This proposal is relatively new , in fact Stilla et al relating to the environment using techniques typical of aerial photogrammetry, but our work applies the methods of properly close-range photogrammetry. More over we create with Matlab a method to automate this work. A rigorous 3D model is created starting from panchromatic images and then texturized with thermal images. To make easy the shooting of the subject it will be used a tripod with a rigid bar to join the two cameras. This bar is a rigid link between the two cameras, so we can define a rigid roto-traslation movement for the cameras at different epoch. In this way we can calculate the so called relative orientation because is a constant. The following steps are needed for this work: · capture the photogrammetric blocks with both cameras, for the process of calibration and for the object to study; · download images to computer; · calibrate both cameras; · calculus of external and relative orientation (at this point the preliminary phases end); · interest points matching to create surfaces for the reconstruction of the 3D model; · texturization of the model with thermal images. The calculus of the relative orientation is due to avoid problem because of the extremely low resolution of thermal camera; so a precise calculus of external orientation is needed otherwise the model will be incorrect texturized.

La presenti tesi si propone di illustrare un metodo per la texturizzazione con immagini termiche, di modelli 3D di edifici ottenuti attraverso procedura fotogrammetriche a partire da immagini pancromatiche. Il metodo proposto sarà adattabile a altre tipologie di soggetti ripresi nonché a differenti sensori, a patto che questi ultimi siano in grado di registrare in un formato immagine. L’aspetto innovativo di questo lavoro si basa sull’originalità della proposta, in quanto Stilla et al applicano metodi tipici della fotogrammetria aerea [14], [15], [16], [27], mentre il presente lavoro applica i metodi propri della fotogrammetria close-range. Inoltre si può apprezzare l’ulteriore sforzo che si è fatto nel tentativo di automatizzare la procedura (si veda il capitolo 10). Si intende formare un modello geometrico tridimensionale preciso a partire dalle immagini nel visibile e, successivamente, applicare le texture con le immagini dello spettro infrarosso. Per facilitare le operazioni di ripresa del soggetto verrà utilizzato un treppiede fotografico professionale con l’aggiunta di un supporto che consenta l’alloggiamento delle camere digitale e termica. Il supporto è concretizzato per mezzo di una barra rigida di acciaio di sezione a C: la parte piana invita l’appoggio della base delle camere, avvitate mediante filatura standard attraverso gli appositi fori e con alette che consentono di mantenere le camere fisse durante le operazioni del rilievo. Tale barra costituisce un vincolo nello spazio, vi si può applicare quindi l’ipotesi di roto-traslazione rigida: questa assunzione semplificherà le equazioni proprie della geometria analitica consentendo di stimare un orientamento relativo costante tra le camere. Si rendono necessarie le seguenti operazioni: · acquisizione del blocco fotografico simultaneamente da entrambe le camere per la calibrazione e per l’oggetto di interesse; · scaricamento su computer dei blocchi fotografici; · fase di calibrazione delle camere (orientamento interno); RICOSTRUZIONE FOTOGRAMMETRICA 3D DI EDIFICI CON TEXTURE DA IMMAGINI NELL’INFRAROSSO TERMICO · fase di calcolo dell’orientamento esterno delle camere e dell’orientamento relativo, cioè l’orientamento della camera ausiliaria rispetto alla camera principale (qui terminano le fasi preliminari); · fase di matching dei punti di interesse e di creazione delle superfici per la ricostruzione 3D dell’edificio nel visibile; · testurizzazione del modello 3D con immagini termiche. In quest’ultimo passaggio si è lasciato il termine “ausiliaria” proprio perché, come precedentemente sottolineato, è possibile inserire un qualsiasi tipo di sensore per le più svariate applicazioni; in particolare, in questo lavoro, si riferiranno le immagini termiche alle immagini nel visibile. Il calcolo dell’orientamento relativo si rende necessario perché data la ridottissima risoluzione delle camere termiche (0,08 ÷ 0,3 Megapixel) è necessario un modo che ne restituisca l’orientamento esterno in modo accurato, indispensabile per la corretta tessitura del modello. Un’immagine può essere proiettata su qualsiasi superficie, però la complessità della proiezione cresce con l’aumentare della complessità della superficie; nel nostro caso le superfici sono essenzialmente piane, però PhotoModeler, che deve correggere le distorsioni delle immagini, rende tutte le superfici come composizione di triangoli piani; viene così garantita la proiezione planare dell’immagine. Nel seguito, si mostreranno gli aspetti inerenti la disciplina termografica, gli strumenti utilizzati, l’applicazione e i fondamenti geometrici del metodo, le precisioni raggiungibili per quanto riguarda l’aspetto fotogrammetrico e la restituzione grafica nel visibile e nell’infrarosso.