Tematyka fotogrametrii naziemnej była rozwijana w Zakładzie Fotogrametrii od początku lat siedemdziesiątych XX wieku. Prowadzone w tamtym okresie badania odpowiadały głównie potrzebom fotogrametrii inżynierskiej. Badania stanu zbiorników poflotacyjnych, wyznaczanie trajektorii i przechyłów statków w trakcie ich wodowania, badania odkształceń powierzchni jazów powstałych w trakcie ich budowy oraz  badania rozrzutu odłamków skalnych w trakcie prac strzałowych w kamieniołmach to tylko niektóre z obszarów działań naukowych Zakładu. W okresie dynamicznego rozwoju technologii cyfrowej w fotogrametii, głównym celem badań Zakładu Fotogrametrii stała się fotogrametria lotnicza i satelitarna. Dalszy rozwój cyfrowych technik pomiarowych spowodował, iż Zakład dostrzega potrzebę ukierunkowania swoich badań na problemy fotogrametrii bliskiego zasięgu jako głównego źródła danych do opracowań wirtualnych map przestrzennych, w tym przestrzennych map inwentaryzacyjnych obiektów i ich wnętrz.

PROJEKTY BADAWCZE

Wykorzystanie metod pomiarowych naziemnej fotogrametrii cyfrowej do inwentaryzacji 3D wnętrz budynków

Projekt badawczy własny (N526 169037) finansowany ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, realizowany w Zakładzie Fotogrametrii w latach 2009-2011 pod kierownictwem  mgr inż. Bartłomieja Kraszewskiego

Fotogrametryczna inwentaryzacja budynków jest stosowana od wielu lat. Wykorzystywane dotychczas w tym zakresie tradycyjne naziemne kamery pomiarowe, rejestrujące informacje na płytach szklanych lub błonach fotograficznych, zostały zastąpione przez matryce sensorów CCD instalowane w korpusach naziemnych kamer pomiarowych i aparatów fotograficznych oraz przez technikę skaningu laserowego. Spowodowało to, że długotrwały niegdyś proces inwentaryzacji obiektów i ich wnętrz może odbywać się obecnie w trybie niemal interaktywnym. Obecnie produktem tego rodzaju opracowań jest najczęściej model przestrzenny danego obiektu wraz z rzeczywistą jego teksturą, której źródłem są obrazy cyfrowe. Metody naziemnej fotogrametrii cyfrowej wykorzystywane są w większości do inwentaryzacji zabytków oraz obiektów narażonych szczególnie na czynniki środowiska oraz działalność człowieka. Rozpowszechnienie współczesnych metod inwentaryzacji obiektów oraz ich wnętrz w oparciu o uniwersalne i ogólnie dostępne narzędzia pomiarowe stwarza możliwość ich aplikowania w takich dziedzinach życia jak: nowoczesna administracja, rynek nieruchomościami, naziemna telewizja i telefonia cyfrowa, projektowanie wnętrz oraz kataster budynków.

Celem niniejszego projektu badawczego jest opracowanie metod pomiaru elementów infrastruktury wnętrz budynków (pomieszczeń) z wykorzystaniem obrazów pozyskanych naziemną kamerą cyfrową oraz określenie zakresu ich wykorzystania w zestawieniu z techniką naziemnego skaningu laserowego. W wyniku badań opracowana zostanie metodyka pozyskiwania danych niezbędnych do odtwarzania w przestrzeni trójwymiarowej infrastruktury wnętrz pomieszczeń (budynków) wykorzystująca wyłącznie obrazy pozyskane naziemnymi kamerami cyfrowymi. Niezależnie opracowana zostanie metodyka integracji pozyskanych danych przestrzennych z bazą danych opisowych.

Realizacja powyższych badań pozwoli na określenie funkcjonalności metod obrazowych naziemnej fotogrametrii cyfrowej w procesie zasilania bazy danych katastru przestrzennego, a w szczególności w procesie inwentaryzacji wnętrz budynków mieszkalnych, biurowych i przemysłowych, a tym samym pozwoli umiejscowić te metody w geoinformatycznym szeregu rozwoju technologicznego.

Opracowanie metody modelowania przestrzeni 3D z wykorzystaniem współczesnych technologii lotniczych i naziemnych kamer cyfrowych

Projekt badawczy statutowy finansowany ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego,  realizowany w Zakładzie Fotogrametrii w 2009 roku pod kierownictwem dr inż. Ireneusz Ewiaka

Wobec rosnącego zainteresowania wirtualną mapą przestrzenną łączącą cechy tradycyjnej mapy topograficznej z numerycznym modelem pokrycia terenu w Zakładzie Fotogrametrii podjęta została tematyka badawcza, której celem było opracowanie metodyki modelowania przestrzeni 3D ze szczególnym uwzględnieniem jednego z jej poziomów jaki stanowią budynki. Pierwsza część projektu dotyczyła wykorzystania współczesnych lotniczych kamer cyfrowych do modelowania zewnętrznego budynków, druga zaś odnosiła się do wykorzystania wysokorozdzielczych naziemnych kamer cyfrowych do budowy modeli przestrzennych wnętrz budynków. Do realizacji zadań drugiej części projektu wykorzystano 24-megapikselową kamerę cyfrową Nikon D3X oraz specjalistyczne oprogramowanie zainstalowane na stacji fotogrametrycznej Summit Evolution firmy DATEM. W kamerze wyłączono system automatycznej regulacji ostrości blokując dodatkowo pierścień zmiany ogniskowej. Właściwe pomiary fotogrametryczne poprzedzone zostały kalibracją kamery przeprowadzoną z wykorzystaniem oprogramowania PI-Calib firmy TOPCON oraz testu kalibracji 2D. W ramach realizacji projektu dokonano analizy i wyboru wielkości i kształtu znaczków pomiarowych z uwzględnieniem zmiany skali i orientacji obrazów. Wybrano znaczek pomiarowy w kształcie koła o możliwie największej średnicy oraz największej grubości linii wewnętrznych. W obrębie odtwarzanego wnętrza obiektu zaprojektowano osnowę fotogrametryczną pomierzoną metodami geodezyjnymi z dokładnością 0.4 mm. Wykonano szesnaście par zobrazowań, przy czym w każdym przypadku zadbano o to, aby oś optyczna kamery była skierowana prostopadle do fotografowanego obiektu oraz kamera znajdowała się w tej samej odległości od niego.  Orientację wzajemną przeprowadzono z dokładnością poniżej 1 µm. Dokładność orientacji bezwzględnej dla poszczególnych par nie przekroczyła średnio przyjętego błędu granicznego wynoszącego 3 mm. Na podstawie zorientowanych modeli naziemnych obrazów cyfrowych dokonano digitalizacji wszystkich widocznych krawędzi oraz punktów rozproszonych. Wyznaczone zostały grupy punktów leżące współpłaszczyznowo lub współliniowo. Dla odpowiednich grup współzależnych punktów uśredniono wartości współrzędnych płaskich lub wysokościowych w celu zachowania ciągłości i kształtu poszczególnych elementów. Odtworzono również elementy walcowe poprzez wyznaczenie boków przekroju osiowego i promienia podstawy. Stwierdzono, że wykorzystując  zależności liniowe i płaszczyznowe punktów pomiarowych możliwe jest odtworzenie niewidocznych części elementów przestrzennych. Podjęta próba autokorelacyjnego pomiaru chmury punktów na obrazach z naziemnej kamery cyfrowej  ze względu na ubogą ich teksturę nie dała zadowalających rezultatów. W procesie integracji poszczególnych modeli pochodzących z opracowania kolejnych stereogramów uzyskano wynikowy model przestrzenny wnętrza odtworzony z dokładnością mierzoną błędem średnim położenia na poziomie 1.5 mm.