2. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ

Δημιουργία 3D μοντέλων υψηλής ανάλυσης: Αξιοποιήθηκε η τεχνική Structure from Motion – SfM (Υπολογισμού δομής από κίνηση) για τον προσανατολισμό των κατακόρυφων και πλάγιων αεροφωτογραφιών των εναέριων και επίγειων λήψεων (λήψεις από το επανδρωμένο αεροσκάφος και το UAV) και τη δημιουργία αραιού 3D νέφους σημείων. Η μέθοδος SfM περιλαμβάνει τον ταυτόχρονο προσδιορισμό του εσωτερικού και σχετικού προσανατολισμού των εικόνων (με όρους συμβατικής φωτογραμμετρίας) και τη δημιουργία αραιού νέφους σημείων. Οι θέσεις των εικόνων και η γεωμετρία του αντικειμένου υπολογίζονται μέσω αυτόματου εντοπισμού κοινών χαρακτηριστικών σημείων (σημείων σύνδεσης) αλληλεπικαλυπτόμενων εικόνων. Για την εξαγωγή των χαρακτηριστικών σημείων χρησιμοποιείται κυρίως ο αλγόριθμος SIFT ή παραλλαγές αυτού. Για κάθε σημείο υπολογίζεται ένα διάνυσμα περιγραφικών χαρακτηριστικών (descriptor) ο οποίος βασίζεται στη «γειτονιά» κάθε σημείου. Για τον εντοπισμό και απαλοιφή εσφαλμένων ομολογιών και τη βελτίωση του επιπέδου επιτυχίας της μεθόδου, εφαρμόζεται ο επαναληπτικός αλγόριθμος RANSAC ή βελτιωμένες τροποποιήσεις αυτού, ενώ προϋποτίθεται η ύπαρξη μεγάλων επικαλύψεων μεταξύ των εικόνων. Στο πλαίσιο του έργου, για τη γεωαναφορά του αραιού νέφους σημείων και τον υπολογισμό εξωτερικού προσανατολισμού, χρησιμοποιήθηκαν φωτοσταθερά σημεία που μετρήθηκαν στο πεδίο. Η διαδικασία του SfM πραγματοποιήθηκε μέσω των λογισμικών Agisoft Metashape και Reality Capture για συγκριτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε πύκνωση του νέφους σημείων, μέσω διαδικασίας πυκνής συνταύτισης εικόνας (dense image matching). Για τη διεκπεραίωση της εν λόγω διαδικασίας, εφαρμόζονται αλγόριθμοι της όρασης υπολογιστών (π.χ. Semi-Global Matching), για τον υπολογισμό των 3D συντεταγμένων χώρου για κάθε pixel εικόνας, και όχι μόνο για τα χαρακτηριστικά σημεία. Έτσι, προκύπτει ένα ιδιαίτερα πυκνό νέφος σημείων, που καλύπτει όλα τα τμήματα του αντικειμένου που απεικονίζονται σε τουλάχιστον τρεις εικόνες. Κατά το τελευταίο στάδιο της διαδικασίας τρισδιάστατης μοντελοποίησης, παράγεται το τρισδιάστατο μοντέλο του αντικειμένου ως συνεχής επιφάνεια, με τη μορφή τριγώνων (TIN) ή άλλων πιο εξελιγμένων μορφών προσέγγισης της επιφάνειας (curves, nurbs). Το τελικό τρισδιάστατο μοντέλο μπορεί να εμπλουτιστεί ακόμη περισσότερο και με την απόδοση υφής (texture mapping), περιλαμβάνοντας τη μέγιστη δυνατή πληροφορία, ώστε να αξιοποιηθεί ανάλογα με τις διαφορετικές απαιτήσεις του κάθε τελικού χρήστη. H δημιουργία 3D επιφάνειας του Ιερού Χώρου των Μετεώρων και των βράχων Μόδι και Άλυσος έγινε μέσω του λογισμικού Geomagic Studio.

Point cloud data
Εικόνα 1. Πυκνό νέφος σημείων του βράχου της Αλύσεως.

Φωτογραμμετρική επεξεργασία δεδομένων LiDAR και αεροφωτογραφιών που λήφθηκαν από το σύστημα LiDAR και Αεροφωτογράφισης RIEGL VQ-1560i-DW: Όσον αφορά στην επεξεργασία των εικόνων, αρχικά οι RAW RGB εικόνες μετατράπηκαν σε εικόνες .tif. Στη συνέχεια, εισήχθησαν τα στοιχεία της φωτομηχανής Phase One IXU 1000RS στο λογισμικό Erdas Imagine Professional και συλλέχθηκαν αυτόματα σημεία σύνδεσης που απαιτούνται για τη διαδικασία του αεροτριγωνισμού, η οποία ακολούθησε. Η επεξεργασία των δεδομένων LiDAR περιλαμβάνει τη μετατροπή των LiDAR νεφών σημείων στο μορφότυπο .las και την οργάνωση των δεδομένων σε μπλοκ διαστάσεων 500m ×500m για την ευκολία της διαχείρισής τους. Εφαρμόστηκαν δύο διαδικασίες για την ευθυγράμμιση των δύο λωρίδων (strip alignment) μέσω του λογισμικού Terrasolid Terrascan.

  • 1η εφαρμογή: ευθυγράμμιση λωρίδων ανά scanner
  • 2η εφαρμογή: ευθυγράμμιση λωρίδων ανά flightline