La tecnologia Structure from Motion (SfM) è un metodo utilizzato per creare modelli 3D di oggetti o ambienti da una serie di immagini o video. Il suo obiettivo principale è determinare la posizione e l'orientamento delle telecamere che hanno catturato le immagini, e calcolare la posizione 3D dei punti di interesse all'interno della scena, sfruttando la geometria proiettiva e l'analisi dei movimenti apparenti degli oggetti. Il processo di SfM si articola in due fasi: structure estimation, in cui gli algoritmi identificano e collegano i punti chiave tra le diverse immagini, e motion estimation, dove viene calcolata la posizione e l'orientamento della fotocamera per ogni immagine. SfM ha una vasta gamma di applicazioni, tra cui la creazione di modelli 3D di edifici, monumenti e terreni utilizzando immagini ottenute da qualsiasi tipo di fotocamera, inclusi gli smartphone.
Hardware e software
Realizzare modelli Structure from Motion (SfM), avrai bisogno di una combinazione di hardware e software. In generale, le specifiche hardware e software dipenderanno dalla complessità del tuo progetto e dalle tue esigenze specifiche. Assicurati di controllare i requisiti di sistema specifici per il software di SfM che intendi utilizzare per ottenere i migliori risultati possibili.
Hardware:
- Fotocamera: Puoi utilizzare fotocamera digitale o anche un dispositivo mobile con una buona qualità fotografica. Maggiore è la risoluzione e la qualità dell'immagine, migliori saranno i risultati ottenuti.
- Focale fissa: Con una distanza focale fissa si semplifica il processo di calibrazione della fotocamera, in quanto non è necessario tener conto delle variazioni della lunghezza focale, migliorando le performance di elaborazione.
- Hardware di elaborazione: Computer o smartphone/tablet. Per poter realizzare modelli SfM è necessario avere a disposizione un hardware abbastanza performante in grado di gestire il processo. Qualora non si avesse a disposizione un hardware adeguato è preferibile sfruttare le modalità di elaborazione in cloud permesse da alcuni software.
Software:
- Software di SfM: Ci sono diversi software di SfM disponibili, sia open source che commerciali. Alcuni esempi di software di SfM popolari includono Agisoft Metashape, COLMAP e Pix4D. Questi software consentono di importare le immagini, eseguire l'elaborazione SfM e ottenere la ricostruzione tridimensionale.
- Software di SfM per smartphone/tablet: Esistono app come Polycam e 3D Scanner App su dispositivi mobili, queste possono essere utili per catturare le immagini direttamente dal tuo cellulare e avviare l'elaborazione SfM incorporata nell'app stessa. Tuttavia, è importante notare che le app mobili possono avere limitazioni in termini di precisione e capacità rispetto ai software più completi disponibili sui computer, oltre ad avere difficoltà dal punto di vista dell'hardware.
Acquisizione
Progetto di Rilevamento
- Identificare l'oggetto o l'ambiente da rilevare e lo scopo: Prima di iniziare l'acquisizione, è essenziale definire chiaramente l'obiettivo del progetto. Questo può essere, ad esempio, creare un modello per visualizzazione, generare un'ortofoto per mappare le murature, o ancora disegnare un prospetto architettonico. La chiarezza dell'obiettivo aiuta a determinare il miglior punto di vista per l'acquisizione delle immagini.
- Calcolo del Ground Sampling Distance (GSD): Il GSD è la distanza tra due pixel consecutivi nell'immagine, rappresentata sul terreno. Un GSD più basso significa una maggiore risoluzione spaziale e quindi dettagli più nitidi. Per calcolare il GSD ottimale, prendi in considerazione la dimensione e i dettagli dell'oggetto o dell'ambiente che stai mappando.
- Studiare l'illuminazione: La luce può influenzare notevolmente la qualità delle immagini. È consigliabile acquisire le immagini durante il giorno o in un ambiente ben illuminato, cercando di concentrare le acquisizioni in un orario con illuminazione omogenea. È bene, a seconda dello scopo, tenere conto anche delle ombre ricevute dalle superfici e pianificare in base a queste l'orario in cui eseguire le acquisizioni.
Modalità di Acquisizione
- Pianificare la sequenza di scatto: Per garantire la copertura completa dell'oggetto o dell'ambiente, pianificare un percorso di scatto. Idealmente, le immagini dovrebbero sovrapporsi del 60-80%.
- Stabilità della fotocamera: Anche con uno smartphone o un tablet, l'uso di un treppiede o di un supporto stabile può migliorare la nitidezza delle immagini.
Parametri di Acquisizione Ottimali
- Risoluzione dell'immagine: Gli smartphone moderni e i tablet offrono una risoluzione sufficientemente alta per la maggior parte dei progetti SfM. Tuttavia, è essenziale assicurarsi che le immagini siano nitide e ben focalizzate.
- Modalità di scatto: Utilizzare la modalità manuale, se disponibile, per controllare meglio l'esposizione e il focus.