LÄHIFOTOGRAMMETRIAN KÄYTTÖ 3D-SKANNAUSTEKNIIKKANA : Prototyyppijärjestelmien toteuttaminen ja testaus

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli perehtyä fotogrammetriaan 3d-skannaustekniikkana, ja tuottaa toimivia prototyyppijärjestelmiä tekniikan testaamista varten. Lisäksi pyrittiin määrittämään fotogrammetrisen skannausjärjestelmän minimivaatimuksia. Työssä tutkittiin ensin fotogrammetrian teoreettisia perusteita, sekä perehdyttiin lopputulosten laatuun vaikuttaviin asioihin, jotta prototyypit voitaisiin näiden perusteella rakentaa toimiviksi.

Työssä toteutettiin kolme erilaista prototyyppiä: ensimmäinen prototyyppi yhdellä järjestelmäkameralla, toinen yhdellä web-kameralla ja viimeinen usealla järjestelmäkameralla. Kuvien prosessointiin käytettiin kaupallista, fotogrammetriaan erikoistunutta Agisoft Photoscan - sovellusta. Eri prototyypeillä suoritettiin sarja testejä, ja näiden testien pohjalta pyrittiin selvittämään kameran laadun, kuvien määrän sekä kameroiden määrän vaikutusta tuloksena saatavan 3d-mallin laatuun.

Prototyypit ja testit saatiin suoritettua yhtä poikkeusta lukuun ottamatta suunnitellusti. Jokaisella prototyypilla saatiin tuotettua vähintään kohtuullinen 3d-malli kuvatusta kohteesta. Pääasiallinen tavoite eli prototyyppijärjestelmien tuottaminen saatiin tavoitettua. Järjestelmän minimivaatimuksiin liittyviin kysymyksiin saatiin myös vastaukset, vaikkakin tarkkojen numeeristen arvojen määrittäminen osoittautuikin käytännössä mahdottomaksi.

The goal of this thesis was to study photogrammetry as a 3d-scanning technique, and to create and test functional prototypes of different scanning setups. The project aimed at researching the minimum requirements for a functional scanning setup. First a theoretical basis was founded, followed by studying things that would affect the attainable scanning results.

Three prototypes were built: the first one using a single digital single-lens reflex camera, the second one using a single webcam, and the third one using multiple single-lens reflex cameras. Photogrammetric processing of the data was done with Agisoft's Photoscan software. Testing was carried out with all three prototypes to find out how the technical quality of cameras, the amount of pictures taken and the number of cameras used affects the results.

Each of the prototypes managed to produce at least a decent 3d model of the scanned subject. Thus, the main goal of the thesis - creating and testing functional prototypes - was fulfilled. Also the project came to a conclusion regarding the minimum requirements of a setup, although it proved to be impossible to define precise numeric values for a minimum setup.