Laboratórium fotogrametrie |
||||
| História a súčasnosť | Výučba | Vybavenie | Veda, výskum a aplikácie | Kontakty |
Anatómia |
|
|
|
Modelovanie častí ľudského tela Počas Noci výskumníkov 2013 boli pre záujemcov v stánku Katedry geodézie demonštrované možnosti automatizovaného modelovania ľudského tela na základe obrazových dát a terestrického laserového skenovania. Za použitia digitálnej kamery s vysokým rozlíšením je možné aj na povrchu ľudskej kože nájsť dostatok kľúčových bodov potrebných pre produkciu 3D modelu zo snímok. Pritom je možné využiť rôzne druhy softvérových riešení od voľne dostupných online aplikácií až po profesionálne komerčné softvéry. |
Archeológia |
|
|
|
Archeologické vykopávky v Budmericiach V lokalite nachádzajúcej sa neďaleko obce Budmerice v okrese Pezinok archeológovia zo Slovenského archeologického a historického inštitútu (SAHI) v Bratislave a Malokarpatského múzea v Pezinku odkryli v auguste 2010 zvyšky osady. Medzi ne patrí i zachovaná ľudská kostra a dve stehenné kosti. Nálezisko pochádza z 18. až 15. storočia pred naším letopočtom. Objavy ako kostrové pozostatky, početná keramika i bronzové šperky, zvyšky obydlí či opevnení sú teda staré vyše 3500 rokov a podľa archeológov pochádzajú zo staršej doby bronzovej. Nálezisko bolo objavené už v 50. rokoch minulého storočia pri poľnohospodárskych prácach. Až v posledných rokoch tam však prebieha moderný archeologický výskum, ktorého súčasťou bola aj fotogrametrická dokumentácia náleziska a nájdených artefaktov. |
|
|
Archeologické artefakty Aktuálne metódy digitálnej fotogrametrie umožňujú tvorbu veľmi presných 3D modelov zo snímok aj pri objektoch o rozmeroch rádovo niekoľko centimetrov. Vhodným príkladom sú napr. úlomky nádob z archeologických vykopávok, ktoré je možné zdokumentovať s presnosťou hraničiacou s deklarovanou presnosťou neúmerne drahších triangulačných skenerov, a to v desatinách, až stotinách milimetrov. Z takto vyhotovených textúrovaných 3D modelov je možné vytvárať rôzne rezy a rezopohľady pre podrobnú dokumentáciu artefaktov, resp. je možné vytvárať repliky cez 3D tlačiareň. |
|
|
Hrob v Rusovciach Počas záchranného archeologického výskumu je vždy potrebné brať ohľad predovšetkým na nízku časovú náročnosť prác v teréne. Táto požiadavka je splnená práve výhodami digitálnej fotogrametrie. Zároveň je možné docieliť aj zrýchlenie spracovania vysokou mierou automatizácie v oblasti počítačového videnia. Technológia SFM (Structure from motion) bola využitá aj pri tvorbe 3D modelu hrobu "Natalky", ktorý pochádza z čias Rímskej ríše a obsahoval kostru dievčaťa s rôznymi druhmi šperkov. Tvorba modelov jednotlivých šperkov bola aj súčasťou bakalárskej práce. |
Architektúra a pamiatky |
|
|
|
Starý most Zameranie Starého mostu v Bratislave bolo vykonané na základe požiadavky Pamiatkového úradu vyhotoviť dokumentáciu tejto kultúrnej pamiatky pred jej rekonštrukciou. Počas merania bolo potrebné zaujať špecifický prístup k zberu obrazových dát, nakoľko v daných miestach má rieka Dunaj šírku cca 300 metrov a tak vznikla nutnosť použiť teleobjektívy pre dosiahnutie dostatočného rozlíšenia snímok. Nasledovalo spracovanie konvergentného snímkovania v systéme PhotoModeler Scanner vyhodnotením charakteristických bodov jednotlivých pilierov, z ktorých boli napokon vyhotovené výsledné 3D modely. Vysoká presnosť a tuhosť jednotlivých modelov bola zabezpečená homogénnym rozložením vlícovacích bodov v súradnicovom systéme S-JTSK na každom pilieri z oboch strán. Vďaka tomu mohli byť jednotlivé modely aj transformované do spoločného referenčného súradnicového systému. |
|
|
Fasády historických budov Digitálna fotogrametria je veľmi vhodnou metódou aj pre tvorbu vektorových plánov fasád historických budov. Okrem vektorovej kresby môže byť fasáda znázornená aj prostredníctvom fotoplánu na podklade ortosnímky fasády, kde pridanú hodnotu tvorí nie len geometerická presnosť fotogrametricky získaných obrazových dát, ale predovšetkým informácie uschované v textúre s vysokým rozlíšením, ktoré napovedajú o stave povrchu objektu (praskliny, druh materiálu, vlhnutie, maľby a fresky). |
|
|
Banskoštiavnická kalvária Banskoštiavnická Kalvária je rozsahom, umiestnením v krajine, architektonickým a výtvarným stvárnením jednou z najimpozantnejších barokových kalvárií na Slovensku a v strednej Európe. Od júna 2007 je na zozname 100 najohrozenejších pamiatok sveta, ktorý zostavuje americký |
|
|
3D modely hradov a zámkov Pri historických objektoch veľkých rozmerov (hrady, zámky) je veľmi efektívne využiť technológiu UAV (bezpilotné lietajúce prostriedky), prípadne priamo snímkovať z vrtuľníka a významne tým zredukovať počet snímok potrebných pre tvorbu 3D modelu objektu snímkovaním z terestricky nedostupných stanovísk kamery. Uvedeným príkladom je Plavecký hrad snímkovaný zo vzduchu (cca 200 snímok). Vďaka použitiu digitálnej kamery Sony NEX-7 s rozlíšením 24 Mpx bola dosiahnutá aj požadovaná presnosť a podrobnosť modelu (bežne 1 cm pre architektonické aplikácie). |
|
|
Kalvária v azyle Vo všetkých 17 kaplnkách Banskoštiavnickej Kalvárie sa nachádzal drevený reliéf znázorňujúci biblický výjav. Reliéfy sú vysoké približne 2 m, s kvalitnou textúrou s rôznou členitosťou. Nakoľko sochy a reliéfy na mieste svojho pôvodného určenia boli výrazne ohrozené vandalizmom alebo nadmernou vlhkosťou v dôsledku zrážkových vôd, vznikla na Starom zámku v Banskej Štiavnici expozícia "Kalvária v azyle" ako útočisko pre tieto umelecké diela vysokej hodnoty. Reliéfy je možné digitálne rekonštruovať so submilimetrovým rozlíšením a obrazové skenovanie sa tu opäť ukázalo ako optimálna metóda digitalizácie.
|
|
|
Sochy Vybavenie fotogrametrického laboratória umožňuje vytvárať úplné 3D modely sôch akýchkoľvek rozmerov, od niekoľko cm po niekoľko m. Pri týchto objektoch je vzhľadom na členitosť povrchu samozrejme najvhodnejšie používať neselektívne metódy zberu priestorových údajov a v prípade kvalitnej povrchovej textúry tu nachádza uplatnenie predovšetkým technológia obrazového skenovania. V prípade zabezpečenia vhodných svetelných podmienok je však možné dosiahnuť kvalitné výsledky aj pri objektoch s mierne lesklými povrchmi (kovové plastiky). Iným riešením je aplikácia jemnej kriedovej alebo sádrovej vrstvy, ktorá vytvorí na povrchu nepravidelnú náhodnú textúru (čierna soška egyptskej bohyne Bastet vpravo). |
Geológia a geotechnika |
|
|
|
Monitoring skalných zárezov Na základe objednávky prác pre čiastkovú úlohu Štátneho geologického ústavu Dionýza Štúra (ŠGÚDŠ): „Zosuvy a iné svahové deformácie“ v rámci projektu MŽP SR „Čiastkový monitorovací systém geologických faktorov životného prostredia Slovenskej republiky“ boli v lokalite Banská Štiavnica vykonané geodetické a fotogrametrické merania na skalnom záreze pre cestnú komunikáciu. Na základe týchto meraní je možné vytvárať profily a rozdielové modely medzi jednotlivými ročnými etapami a sledovať tak chovanie skalného zárezu. Uvedená lokalita bola podkladom aj pre rôzne druhy testovania geodetických a fotogrametrických metód s ohľadom na presnosť a efektivitu terénnych aj kancelárskych prác. |
|
|
Meranie objemov ťažobných prác Fotogrametria nachádza široké uplatnenie aj v oblastiach baníctva a všeobecne ťažobných prác, kde je potrebné zamerať zemné telesá často o veľkých rozmeroch (desiatky až stovky metrov) a pravidelne sledovať napr. úbytok materálu, či už z dôvodu sledovania pretvorení alebo pre určenie objemu vykonaných ťažobných prác. Kamenná textúra je zároveň ideálnou textúrou pre výpočty obrazovej korelácie, opäť je teda možné využiť neselektívne fotogrametrické metódy a tak výrazne automatizovať a urýchliť fázu spracovania. |
Reverzné inžinierstvo |
|
|
|
Skif Skif je závodná športová loď skonštruovaná pre rýchlostné závody vo veslovaní jednotlivcov. V rámci tejto aplikácie bolo snahou skonštruovať rýchlejšiu loď, než aké sa doteraz komerčne vyrábajú. Pre tieto účely bolo potrebné previesť fyzický objekt lode do digitálneho tvaru, aby sa následne mohlo s takýmto modelom pracovať v špecifickom softvérovom prostredí našich kolegov na Strojníckej fakulte STU v Bratislave. Pre fotogrametrické meranie boli využité dve rôzne technológie - jednak konvergentné snímkovanie s vyhodnotením nalepených cieľových značiek a neskôr aj tzv. obrazové skenovanie, ktoré funguje na princípoch obrazovej korelácie a počítačového videnia (computer vision). |
|
|
Ozeanreise Nakoľko blízka fotogrametria sa využíva predovšetkým pri meraní menších objektov, rádovo od niekoľko cm po niekoľko m, kde je potrebné získať priestorový model, ktorého plochy sú definované s vysokou presnosťou (vyššou ako 1mm) a s vysokým rozlíšením (vysokou hustotou bodov), bola táto metóda zvolená pre určenie priestorového tvaru dielca – časti umeleckého diela „Ozeanreise“. Tento diel slúžil ako forma pre ostatné časti celého diela, ktoré sú k nemu symetrické, pričom predmetný diel tvorí 1/8 elipsoidu pripomínajúceho vajce. Stavebný diel o rozmeroch DxŠxV cca 2860 mm x 1850 mm x 1490 mm bol vyrobený ručne z materiálu sewa akryl, ktorý je dostatočne pevný aby nepodliehal pretvoreniam. Bolo potrebné skontrolovať geometriu dielca pred výrobou ostatných kusov, ktoré mali byť vyrobené podľa neho. Jednotlivé body, ktoré bolo potrebné vyhodnotiť boli na objekt premietané pomocou dataprojektora, snímkovanie a fotogrametrické spracovanie boli vykonané v súlade s princípmi konvergentnej viacsnímkovej fotogrametrie. |
Meranie posunov a deformácií |
|
|
|
Betónový panel V rámci testu explozívneho odstreľovania povrchu betónu v špeciálnej peci pri teplote až do 1300 °C je jedným zo skúmaných parametrov aj množstvo, resp. strata materiálu počas simulovaného požiaru. Cieľom merania bolo určiť geometriu daných panelov pred a po vykonaní testu, vytvorené digitálne modely navzájom porovnať a určiť hĺbku odstreleného materiálu. Fotogrametrické meranie bolo vykonané s použitím digitálnej zrkadlovky Canon 500D a opäť bol použitý fotogrametrický softvér Photomodeler Scanner (submilimetrová presnosť pri daných podmienkach). Okrem selektívneho bodového vyhodnotenia bola v rámci tejto aplikácie využitá aj veľmi aktuálna technológia obrazového skenovania, ktorá umožňuje na základe obrazovej korelácie a epipolárnej geometrie vyprodukovať z dvojice snímok mračno bodov - obdobný výstup, aký je dosiahnuteľný pomocou finančne veľmi náročných terestrických laserových skenerov. Vzhľadom na aktuálnu konfiguráciu snímkovania sa dosiahnuteľná presnosť pohybovala v desatinách milimetrov. |
|
|
Oceľový nosník Pre posúdenie odolnosti konštrukcií na seizmické účinky je veľmi dôležité vo výpočte uvažovať s nelineárnymi materiálovými charakteristikami použitých elementov, aby bolo možné sledovať postupný rozvoj plastických zón a vznik plastických kĺbov. Vďaka tomu je možné stanoviť limitný stav konštrukcie tesne pred jej zlyhaním. Cieľom fotogrametrických meraní bolo určenie deformácií špeciálneho typu polotuhého prípoja (systém BAUMS), ktorý môže pri prenose veľkých vnútorných síl (spôsobených napr. seizmickou udalosťou) nepriaznivo ovplyvniť stabilitu konštrukcie. Hlavnými dôvodmi monitorovania deformácií stĺpu bolo porovnanie experimentu s teoretickými výpočtami, stanovenie metodiky skúšania (nakoľko výsledky experimentu môžu napomôcť s úpravou metodiky skúšania) a kalibrácia výpočtového modelu. Okrem deformácií samotného polotuhého prípoja a deformácií pásnice stĺpa boli merané aj možné deformácie celkovej konštrukcie skúšobného oceľového rámu s lismi a kotvenia stĺpa, ktoré mali ostať nedeformované počas všetkých etáp zaťaženia. Apriórna presnosť fotogrametrického vyhodnotenia pozorovaných bodov bola v tomto prípade cca 0,1 mm. |
|
|
Vertikálna banská šachta Banské diela sú často špecifické pre svoj tvar, rozmer a lokalizáciu. Tomu sú prispôsobené aj často alternatívne meračské postupy pre získanie spoľahlivých informácií o geometrii objektu, zvlášť pokiaľ ide o objekty neprístupné a „nemerateľné“ konvenčným hoci aj špičkovým geodetickým vybavením. V spolupráci s Katedrou geodézie bolo navrhnuté a realizované meranie posunov vybraných signalizovaných bodov vo vnútri vertikálnej banskej šachty o priemere 5 m do hĺbky cca 40 m. Cieľom meraní bolo určiť etapové posuny týchto bodov, ktoré reprezentujú prípadné pretvorenie stien šachty a môžu predikovať spolu s ďalšími pozorovaniami možný kolaps tohto banského diela. |
|
|
Pokles poddolovaných území Pre určenie zvislých posunov terénu v oblastiach s podzemnou ťažbou je možné využiť aj v súčasnosti veľmi často spomínané UAV (bezpilotné lietajúce prostriedky). |
