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Strumenti

La fase primaria e molto importante della fotogrammetria è ovviamente l’acquisizione delle immagini. In questo corso non utilizzerò sistemi Lidar o laserscan o simili per creare oggetti 3D, ma solo immagini create con delle macchine fotografiche o con degli smartphone.

La domanda che mi viene fatta spesso riguardo alla fotogrammetria è qual’è la migliore fotocamera da usare. La risposta non è legata ad una marca o ad un modello ma ad una serie di caratteristiche. La prima caratteristica è la risoluzione, ovvero la dimensione finale dell’immagine che andrò ad utilizzare ma anche la qualità delle immagini generate. Più pixel avrò a disposizione più dati utilizzerà il software per la ricostruzione dell’immagine. Le foto con una risoluzione maggiore permetteranno di creare un numero superiore nella nuvola di punti o point cloud che verrà generata del software di fotogrammetria e questo porterà ad un dettaglio migliore della mesh finale e ad un dettaglio maggiore della texture. Migliore e più grande sarà il sensore e migliore sarà la risoluzione finale delle mie immagini. Ma la qualità delle immagini deriva anche dalla qualità dell’ottica che si andrà ad utilizzare, ottiche “prime” sono consigliate in quanto spesso le ottiche con zoom possono creare aberrazioni cromatiche, ma sono sempre aspetti che si devono valutare in base al soggetto che si deve fotografare. Queste indicazioni puntano all’utilizzo di una DSLR (Digital Single Lens Reflex) o Mirrorless di fascia elevata, ma non sempre è la soluzione migliore, specie se non si conosce bene lo strumento e spesso uno smartphone o con una buona fotocamera dia fascia intermedia può fare un lavoro egregio.

Ovviamente una macchina fotografica anche di fascia media è preferibile ad uno smartphone, sia per la qualità dell’ottica che per la dimensione del sensore. Come anticipato prima più grande è il sensore più dati avremo a disposizione. Inoltre le macchine fotografiche hanno anche molti settaggi da poter definire e uno tra i principali è la possibilità di salvare le immagini in formato RAW.

Il formato RAW è un formato lossless, ovvero non processa le informazioni delle immagini come un formato JPEG che comprime alcune caratteristiche, pertanto il formato RAW mantiene tutte le caratteristiche dell’immagine acquisita. Questo porta ad un peso maggiore dei file ed è un altro motivo per il quale preferire una DSLR, anche se alcuni smartphone di fascia alta di recente produzione permettono di salvare in RAW.

Il formato RAW permette di modificare le caratteristiche delle immagini in fase di postproduzione o preparazione delle immagini che vedremo nella lezione dedicata.

Riassumendo brevemente, per ottenere ottimi scan fotogrammetrici dobbiamo avere degli strumenti che hanno queste caratteristiche.

Buona risoluzione

Qualità dell’immagine

Salvare in RAW

Se queste sono lo caratteristiche ottimali per uno scan fotogrammetrico vedremo che potremmo usare anche strumenti meno “precisi” per ricreare ambienti o oggetti, sempre stando attenti ad alcuni settaggi.

Oltre allo strumento per acquisire le immagini, la fotocamera o lo smatphone, nel kit dovremmo avere sempre un cavalletto, che ci aiuterà negli scatti più problematici legati alla luminosità.

Il cavalletto deve essere leggero perché spesso lo utilizzeremo per spostare di punto in punto e il peso va a sommarsi al peso della fotocamera. Visto che la fotogrammetria prevede anche 300 scatti per un soggetto o un ambiente, il peso alla lunga si fa sentire. Per farvi un esempio, mi è capitato spesso di fare sessioni da 10.000 scatti che sono durate tutta la giornata. Il cavalletto serve in particolar modo in situazioni di luce scarsa. Al cavalletto va aggiunta una testa fotografica.

Il flash è uno strumento indispensabile in situazioni di scarsa luminosità e ho dedicato una lezione solo all’utilizzo della fotogrammetria in ambienti con scarsa luce.

Il formato RAW genera file molto grandi perciò è opportuno avere almeno una scheda aggiuntiva con le caratteristiche opportune. Le schede devono essere capienti e veloci e per capire le differenze vi elenco le sigle e i relativi significati.

Le schede che normalmente vengono utilizzate nelle fotocamere digitali sono le Secure Digital conosciute con l’acronimo SD per il formato standard o MicroSD per il formato più piccolo. Le sigle si equivalgono in tutti e tre i formati.

Due schede SD e una MicroSD

La prima cosa da considerare è la capacità espressa in GB (Gigabyte) e ultimamente si trovano anche le prime shcede da 1 o più TB (Terabyte). La capacità è indicata anche dalla sigla SDXC che indica la (eXtended Capacity) e parte dai 64GB. Le schede di questa tipologia sono solitamente formattate con il file system exFAT o FAT64. Nell’immagine seguente vedete evidenziata la sigla sulle tre schede.

La sigla con il numero cerchiato, nell’immagine le schede SD hanno il numero 10, indica la Classe che in questo casò certifica la velocità di scrittura minima di 10MB/s (Megabyte al secondo). Essendo delle schede recenti e hanno un’ulteriore indicazione di velocità contraddistinta dalla U con il numero 3 all’interno e tra le due schede nell’immagine c’è una differenza indicata dal numero romano I e II. Queste diciture e caratteristiche della scheda sono importanti se vogliamo fare delle fotografie in RAW.

La scheda a sinistra è una UHS (Ultra High Speed) Class-II U3 che indica una velocità di scrittura minima di 30MB/s con velocità di bus a 312MB/s. La scheda centrale è una UHS Class-I U3 con una velocità minima di scrittura di 30MB/s ma con una velocità di bus di 104 MB/s.

Su alcune schede c’è la scritta di velocità di lettura (R) e scrittura (W), nella prima le vediamo evidenziate con la lettera R (Read) e W (Write). Se è presente solo una velocità solitamente si riferissce alla velocità di lettura.

Sulle schede si può trovare ancora una sigla composta dalla lettera V seguita da un numero. La sigla indica la velocità di scrittura garantita per il video. Nel caso delle due schede SanDisk dell’immagine la sigla è V30 e indica che le schede possono registrare video a 30MB/s. Questa sigla per il nostro utilizzo è pressoché irrilevante.

Alcune schede hanno inoltre un’altra indicazione del tipo 1000X o 2000X e sta ad indicare il rapporto di velocità rispetto ad un classico CD-ROM. Per fare un rapido calcolo si moltiplica il numero indicato sulla scheda con la velocità di scrittura di 150Kb/s. Le schede Lexar solitamente indicano questo numero.

La scheda MicroSD ha ancora una lettera A seguita da 1 o 2, e indica la compatibilità con il sistema operativo Android. Questa dicitura è irrilevante ai fini dell’utilizzo che facciamo della scheda per il fotoscan.

Uno strumento utile per calibrare le immagini in post produzione è il Color Checker. Il color checker è abbastanza costoso ma se si vuole una calibratura perfetta delle immagini è uno strumento da avere sempre con se durante le sessioni di fotoscan. Il più utilizzato è il Color Checker Passport della X-Rite.

ColorChecker Passport della X-Rite

Vedremo la calibratura quando ottimizzeremo gli scatti nel software di elaborazione delle immagini.

In certi casi particolari può tornare utile un filtro polarizzatore per eliminare eventuali riflessi dalle superfici.

Altri stumenti utili possono essere un metro a nastro per determinare le dimensioni degli oggetti o degli ambienti, un filtro polarizzatore per eliminare eventuali riflessi, un riflettore portatile e se prevediamo sessioni di lavoro lunghe anche una serie di batterie aggiuntive con relativo caricabatterie, magari aggiungendo dei battery pack.

Come anticipato all’inizio, la fotogrammetria può essere fatta anche con altri metodi di acquisizione di immagini. Vedremo come utilizzare i frame di un video girato con una GoPro o una videocamera e, utilizzando un software particolare, come ricostruire ambienti da immagini a 360°.

Ricapitolando gli strumenti per una sessione di fotogrammetria sono:

Fotocamera DSLR o mirrorless con ottica buona oppure uno smartphone

Schede di memoria aggiuntive

Batterie aggiuntive

Cavalletto

Color Checker

Filtro polarizzatore

Flash (per ambienti con scarsa illuminazione)

Riflettore (da usare in particolari situazioni)

Metro a nastro (come strumento di verifica)

Nastro adesivo

Nella prossima lezione vedremo le modalità di cattura delle immagini.