A fotogrammetria a képek rögzítésének és összeillesztésének folyamata, amelynek célja a fizikai világ digitális modelljének létrehozása.
A „street view-nak” köszönhetően a modern térképészeti eszközök segítségével megnézhetünk egy éttermet, mielőtt eldöntenénk, hogy odamegyünk-e, jobban tájékozódhatunk a környéken található jellegzetes pontok megtekintésével, vagy szimulálhatjuk az utazás élményét.
Az ilyen 3D-s nézetek létrehozásának technikáját fotogrammetriának nevezik – ez a folyamat a képek rögzítését és összeillesztését jelenti, hogy ezáltal a fizikai világ digitális modelljét hozzák létre.
Ez majdnem olyan, mint egy kirakós játék, ahol a darabokat összegyűjtik, majd összerakják, hogy összeálljon a nagyobb kép. A fotogrammetriában minden egyes kirakós darab egy kép. És minél több képet rögzítünk és gyűjtünk, annál valósághűbb és részletesebb lesz a 3D modell.
Hogyan működik a fotogrammetria?
A fotogrammetriai technikák az iparágak egész területén is alkalmazhatók, beleértve az építészetet és a régészetet is. A fotogrammetria korai példája például 1849-ből származik, amikor Aimé Laussedat francia tiszt földfelszíni fényképek segítségével elkészítette az első perspektivikus építészeti felmérést a párizsi Hôtel des Invalides-ben.
Azáltal, hogy egy területről vagy környezetről minél több fényképet készítenek, a csapatok digitális modelleket készíthetnek egy helyszínről, amelyeket megtekinthetnek és elemezhetnek.
A 3D szkenneléssel ellentétben, amely strukturált lézerfényt használ a pontok helyének mérésére, a fotogrammetria tényleges képeket használ egy tárgy megörökítéséhez és 3D modellé alakításához. Ez azt jelenti, hogy a jó fotogrammetriához jó adatállományra van szükség. Az is fontos, hogy a fotókat a megfelelő mintázatban készítsük, hogy egy helyszín, műemlék vagy műtárgy minden területét lefedjék.
A fotogrammetriai módszerek típusai
Azok, akik ma egy helyszínt szeretnének összeilleszteni, több képet készítenek egy témáról különböző szögekből, majd lefuttatják azokat egy speciális alkalmazáson, amely lehetővé teszi számukra, hogy az átfedő adatokat kombinálják és kivonják egy 3D modell létrehozásához.
A fotogrammetriának két típusa van: a légi és a földi fotogrammetria.
A légi fotogrammetria a kamerát a levegőbe helyezi, hogy felülről készítsen fényképeket. Ezt általában nagyobb helyszíneken vagy nehezen megközelíthető területeken alkalmazzák. A légi fotogrammetria az egyik legszélesebb körben használt módszer az erdészetben és a természeti erőforrások kezelésében használt földrajzi adatbázisok létrehozására.
A földi fotogrammetria, más néven a közeli fotogrammetria inkább objektumközpontú, és általában kézben tartott vagy állványon lévő fényképezőgéppel készített képekre támaszkodik. Gyors helyszíni adatgyűjtést és részletesebb képfelvételeket tesz lehetővé.
Fotogrammetriai munkafolyamatok gyorsítása GPU-val
A legpontosabb fotogrammetriai eredményekhez hatalmas, nagy hűségű adatállományra van szükség. A több fénykép nagyobb pontosságot és precizitást eredményez. A nagy adathalmazok feldolgozása azonban hosszabb időt vesz igénybe, és a felhasználóknak több számítási teljesítményre van szükségük a fájlok kezeléséhez.
A GPU-k legújabb fejlesztései segítenek ezt megoldani. A fejlett GPU-k, például az NVIDIA RTX kártyák használata lehetővé teszi a felhasználók számára a feldolgozás felgyorsítását és a nagyobb adathalmazok bevitele mellett a nagyobb hűségű modellek fenntartását.
Az építőiparban például gyakran támaszkodnak fotogrammetriai technikákra az építkezések előrehaladásának bemutatásához. Egyes vállalatok képeket készítenek a helyszínről, hogy virtuális bejárást készítsenek. Egy gyenge rendszer azonban szaggatott vizuális élményt eredményezhet, ami elvonja a figyelmet az ügyfelekkel vagy a projektcsapatokkal folytatott munkamenetről.
Az RTX professzionális GPU-k nagy memóriájával az építészek, mérnökök és tervezők könnyedén kezelhetnek hatalmas adathalmazokat, hogy gyorsabban hozhassák létre és kezelhessék a fotogrammetriai modelleket.
A fotogrammetria a GPU teljesítményét használja a fénykép vektorizálásának segítésére, ami felgyorsítja a több ezer kép összeillesztését. Az RTX professzionális GPU-k valós idejű renderelési és AI-képességeivel pedig a csapatok felgyorsíthatják a 3D munkafolyamatokat, fotorealisztikus rendereket készíthetnek, és naprakészen tarthatják a 3D modelleket.
A fotogrammetria története és jövője
A fotogrammetria ötlete az 1400-as évek végére nyúlik vissza, közel négy évszázaddal a fényképezés feltalálása előtt. Leonardo da Vinci dolgozta ki a perspektíva és a projekciós geometria elveit, amelyek a fotogrammetria alappillérei.
A geometriai perspektíva egy olyan módszer, amely lehetővé teszi egy 3D-s tárgy 2D-s mezőben való ábrázolását a mélységet bemutató pontok létrehozásával. Ezek a szempontok, mint a geometria, az árnyékolás és a megvilágítás a realisztikus renderek építőkövei.
A fotogrammetriai fejlesztések ma már lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy a 3D-s megjelenítésekben új szinteket érjenek el a szemléletességben. A technika más úttörő eszközök, például a valóságrögzítési technológia előtt is megnyitotta az utat, amely a valós körülményekről gyűjt adatokat, hogy a felhasználók megbízható, pontos információkat kapjanak a fizikai tárgyakról és környezetekről.
Az NVIDIA Research olyan mesterséges intelligencia-technikákat is fejleszt, amelyek kis számú képből gyorsan 3D-s jeleneteket generálnak.
Az Instant NeRF és a Neuralangelo például neurális hálózatok segítségével teljes 3D-s jeleneteket képes megjeleníteni mindössze néhány tucat állóképből vagy 2D-s videoklipből. Az Instant NeRF hatékony eszköz lehet a kulturális műtárgyak megőrzésében és megosztásában online könyvtárak, múzeumok, virtuális valóságélmények és örökségvédelmi projektek révén. Sok művész már most is gyönyörű jeleneteket készít különböző perspektívákból az Instant NeRF segítségével.
További információk a fotogrammetriáról
A fotogrammetriai technológia fejlődésének köszönhetően tárgyak, helyszínek, sőt ipari digitális ikrek is volumetrikusan – valós időben – megjeleníthetők, hogy megoszthatók és megőrizhetők legyenek. A fotogrammetriai alkalmazások egyre szélesebb körben terjednek az iparágakban, és egyre inkább hozzáférhetővé válnak.
A múzeumok olyan tárgyakat vagy helyszíneket helyezhetnek a tárlatba, amelyek bemutatására egyébként nem lenne helyük. A vásárlók a kiterjesztett valósággal kapcsolatos élmények segítségével megnézhetik, hogyan illeszkedik egy termék egy térbe, mielőtt megvásárolnák. A sportrajongók pedig kiválaszthatják a legjobb kilátással rendelkező ülőhelyeket.
Képek és forrásNVIDIA
További információ: