Il fotogrammetriaía È una tecnica per estrarre informazioni spaziali dalle immagini, soprattutto dalle foto aeree, ma anche da quelle scattate a terra o anche sotto il mare. Da queste informazioni vengono quantificate le dimensioni e le posizioni degli oggetti rappresentati..
Le immagini fotografiche sono piatte, come quella mostrata in figura 1, ma attraverso di esse è possibile stimare, ad esempio, l'altezza di edifici o rocce, sia rispetto alla strada, al mare o ad altro punto di riferimento.
La creazione di immagini molto vicine alla realtà non è nuova. Il grande Leonardo da Vinci (1452-1519) fu un pioniere della prospettiva, perfezionando i suoi principi attraverso l'uso dei cosiddetti punti di perdita.
I punti di fuga sono i luoghi all'orizzonte in cui convergono linee parallele, dando allo spettatore un senso di profondità.
Leonardo lo ha fatto con dipinti e disegni fatti a mano, ma dal momento in cui è stata inventata la fotografia, nell'Ottocento, le foto hanno iniziato ad essere utilizzate anche per scopi tecnici.
Così fecero Aimé Laussedat (1819-1907) e Albrecht Meydenbauer (1834-1921), considerati i padri della fotogrammetria moderna. Laussedat costruì mappe topografiche dettagliate nel 1850 sovrapponendo diverse prospettive su un piano..
Da parte sua, Meydenbauer, che era un architetto, ha applicato la tecnica per documentare edifici, che, se distrutti, potrebbero essere completamente ricostruiti grazie alle informazioni immagazzinate.
Negli anni '80 del XX secolo, l'informatica moderna ha fatto compiere grandi passi alla fotogrammetria, riducendo al minimo il tempo necessario per l'elaborazione delle immagini.
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In generale, il metodo consiste nel prendere immagini di oggetti, elaborarli e infine interpretarli. Gli elementi principali per descrivere il principio di base sono indicati in figura 2:
Prima di tutto, hai bisogno di un sensore per catturare l'immagine e anche di una lente, in modo che ogni raggio di luce proveniente da un punto colpisca il sensore nello stesso punto. Se ciò non accade, il punto viene registrato come una sovrapposizione, risultando in un'immagine sfocata o sfocata..
Per ricostruire l'oggetto è di interesse per la fotogrammetria solo il raggio rettilineo disegnato in nero in figura 2, quello che passa per il punto denominato centro prospettico nell'obiettivo.
SSu quel raggio, che va direttamente dall'oggetto, passa attraverso la lente e arriva al sensore, c'è la distanza che si cerca.
La visione naturale degli esseri umani lo è stereoscopico. Ciò significa che possiamo conoscere le distanze a cui si trovano gli oggetti, grazie al fatto che il cervello elabora le immagini catturate e valuta i rilievi..
Ecco perché ogni occhio cattura un'immagine leggermente diversa e quindi il cervello fa il lavoro di interpretarli come uno, con sollievo e profondità..
Ma in un disegno piatto o in una fotografia non è possibile sapere quanto è lontano o quanto è vicino un oggetto, poiché le informazioni sulla profondità sono andate perse, come spiegato graficamente in figura 3.
Come abbiamo detto, il punto è sul raggio principale, ma non c'è modo di sapere se è più vicino perché l'oggetto è piccolo, o se è più lontano, ma appartiene a qualcosa di più grande..
Quindi, per risolvere il problema di vicinanza, vengono scattate due immagini leggermente diverse, come mostrato di seguito nella figura 4.
Conoscendo l'intersezione dei raggi per triangolazione, si scopre la posizione dell'oggetto da cui provengono. Questa procedura è chiamata “point matching” e viene eseguita utilizzando algoritmi appositamente progettati, poiché è necessario ripetere la procedura con tutti i punti di un oggetto..
Vengono presi in considerazione anche dettagli come la posizione, l'angolazione e altre caratteristiche della fotocamera per ottenere buoni risultati..
A seconda del modo in cui vengono acquisite le immagini, esistono diversi tipi di fotogrammetria. Se le immagini sono prese dall'aria, è fotogrammetria aerea.
E se vengono scattate a terra, la tecnica si chiama fotogrammetria terrestre, che è stata la prima applicazione pratica della tecnica..
La fotogrammetria aerea è uno dei rami più utilizzati oggi, in quanto consente la generazione di piante e mappe altamente accurate. Le immagini possono essere acquisite anche tramite satellite, nel qual caso si parla di fotogrammetria spaziale o satellitare.
Allo stesso modo, la fotogrammetria è classificata in base agli strumenti utilizzati e al trattamento dato all'immagine e può essere:
-Analogico
-Analytics
-Digitale
Nella fotogrammetria analogica, l'imaging e l'elaborazione sono completamente ottici e meccanici.
Nella fotogrammetria analitica, i fotogrammi sono analogici ma elaborati al computer. Infine, nella fotogrammetria digitale, sia il fotogramma che il sistema di elaborazione sono digitali..
La topografia mira anche a rappresentare il terreno rurale o urbano su un piano, evidenziando i punti di interesse. E viceversa, se necessario, prendi le punte dell'aereo e posizionale nello spazio..
Per questo motivo topografia e fotogrammetria hanno molto in comune, tuttavia quest'ultima presenta alcuni vantaggi:
- È quasi sempre più economico.
- L'acquisizione dei dati - rilievo - è più veloce, adatta a grandi aree.
- Funziona meglio su terreni molto accidentati, a meno che non siano coperti da una fitta vegetazione.
- Tutti i punti vengono registrati allo stesso modo.
- Le informazioni possono essere salvate e non è necessario tornare sul campo per ottenerle nuovamente.
In generale, non è possibile ricostruire un oggetto fotografato da una singola fotografia, a meno che non vengano utilizzate altre informazioni aggiuntive, perché come abbiamo già visto, in un'immagine piatta non c'è registrazione di profondità.
Tuttavia, le immagini forniscono ancora informazioni preziose, anche se con alcune limitazioni.
Ad esempio, supponi di voler identificare un rapinatore di banche. L'immagine di una telecamera di sorveglianza può essere utilizzata per determinare l'altezza e la corporatura della persona che ha commesso il crimine, confrontandola con le dimensioni note dei mobili o di altre persone nell'immagine.
La fotogrammetria è ampiamente applicata in varie discipline, come architettura, ingegneria e archeologia, per citarne alcune. Come spiegato prima, viene applicato nelle scienze forensi e, naturalmente, per gli effetti speciali dei film.
In ingegneria, buone immagini possono rivelare informazioni sul rilievo e sulla configurazione di un terreno, ad esempio. Ecco alcune aree specifiche di grande interesse:
-Studio delle vie di comunicazione.
-Creazione di percorsi.
-Movimenti terrestri.
-Pianificazione urbana.
-Studio di bacini idrografici.
-Rilievi aerei per prospezione mineraria.
Inoltre, la fotogrammetria è uno strumento molto apprezzato in:
-Architettura: nella sopraelevazione di monumenti ed edifici.
-Archeologia: ricostruire vecchi edifici dai resti conservati oggi.
-Zoologia- Aiuta a creare modelli tridimensionali di animali attuali ed estinti.
-Meccanica: nella modellazione di automobili, motori e macchinari di ogni genere.
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