可以用數碼相機畫像簡單地得到自然及人工創造物的三維位置坐標數據。
Kuraves-MD
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特長
Kuraves是根據兩張以上數碼相機照的畫像數據(照片),將各種自然被拍物體和創造物進行三維化的軟件。
因為測量結果被制作成三維數據,所以能夠有效利用于物體的長或面積、體積、斷面圖等各種目的和用途。并且,在用市場出售的數碼相機拍攝的(二次元)照片上,三維CAD圖紙能夠進行存入顯示,CAD圖紙不存在的被拍攝對象也可以一邊看照片一邊圖紙化。
實現三維CAD與照片測量相融合的Kuraves系列標準軟件。
- 不需要測量專用照相機
不需要昂貴的測量專用照相機。可以使用市售的數碼相機。
因為在Kuraves標準裝配了鏡頭歪斜補正工具,所以在任何一個機型都可以測量。 - 不需要測量點!
攝影畫像如顯示有尺寸(沒有顯示的話,拍攝距離或達到被拍攝物體的距離也可以),可以制成帶有尺寸的三維數據。無需要攝影位置等麻煩的事前測量。 - 任何人都可快速作業
照相機攝影或計算機等一般性的操作,任何人都可以簡單操作。因為不需要特殊技術,所以從導入日開始就能有效利用。(參照Kuraves的基本操作流程) - 視覺感
通過以攝影畫像為基礎的測量結果、三維模擬功能的充實, 可實現視覺表現,即使不從事攝影的人也可以做出有說服力的資料。
Kuraves的基本操作流程
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從兩個方向攝影對象物 | 照片間的一致點(對應點)*低8個點。 只要給一個照片加上點,其他的照片就自動生成對應點。 |
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功能
[照相機鏡頭畸變補正功能] |
[自動對應點處理] |
[測量點登記功能] |
[三維顯示功能] |
[求積、測距計算功能] |
[正色畫像三維顯示功能] |
[等高線、縱斷橫斷繪圖功能] |
[體積計算(土量計算)功能]
只要土砂量、孔的容積等剪切地方,就可以進行體積計算。而且,只要輸入計劃圖或以前的情況,就可以與現狀比較,其充填量開采量和現場的充填開采模擬一起確認和掌握。
斷面輸出 | 土量計算結果 |
[復數畫像連接功能] |
應用例
- 給現場照片附加新設制的構造物,制作成三維模型,進行發表!
- 從現狀照片制作三維圖紙,應用于「計劃」!
- 想非接觸測量表面積和長度時!
- 進行對象物等高線和斷面體積的計算!
運行環境
項目 | 運行環境 |
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數碼相機 | 【數碼單反相機類型】 |
OS | Windows*4) 7/8/XP |
存儲器 | 4GB以上 |
畫像分辨率 | 1280 x 1040以上 |
顯示顏色 | 1670萬色 |
CD-ROM驅動器 | 必需(安裝時) |
保護類型 | USB鍵 |
*4) Windows®是微軟公司的注冊商標。
五木村施工現場 斜面坍塌測量
2001年3月12日(星期一),于熊本縣球磨郡、作為國土交通省 災害適應系統的測量裝置進行了適應性評價。在現場進行測量和分析,調查作業性和測量精度。作為評價的對象機械,還進行了激光掃描、無棱鏡全站儀的測量。
現場是斜度急的山谷,只能從對岸進行攝影。另外,因為現場在施工過程中不容易進入,所以用激光測距計測量從對岸攝影位置到現場(施工結束法枠部)的距離,并以此為標準長度。
攝影沿著對岸的道路一邊移動共計從7處進行。攝影需要的時間是40分鐘。
[手提設備]
- 照相機NIKONCOOLPIX990????1臺
- 三腳架????1個
- 手提激光距離計NIKON激光800????1臺
- 處理用筆記本電腦????1臺
測量處理作業
攝影結束后,立刻在車中進行測量處理。,以下全部作業處理需要的時間是70分鐘。
1. 從所拍的7張畫像中選出4張合適的(上面的畫像1~4)放到Kuraves-K。
2. 把各自的一致點(對應點)16點,計算照相機的位置。
3. 輸入拍攝畫像4時到現場的距離(激光測距計的測量結果),以此為標準長度來決定整體尺寸。
4. 把現場施工事務所旁邊的電線桿作為垂直標準,設定垂直軸。
5. 在畫像1設定約300點的測量點,自動計算。
6. 用檢索功能把誤對應點和不能三維化的點省略掉后,制作了坍塌部位的三維模型。
7. 利用圖紙化工具功能制作了三維模型(圖1),縱斷圖(圖2)和等高線(圖3)
圖1 | 圖2 | 圖3 |
結果
現場作業,幾乎只通過拍攝照片就可以得到現場的詳細情報,維修自由簡單,特別是不需要技術這些點,也得到了現場負責人的好評。
即使日后與無棱鏡全站儀進行的測量結果進行比較(如下),相對于500m的*大誤差約為30cm(與整個尺寸對比約0.06%),在精度方面也取得了很好的結果。
從攝影開始到得到*終結果只用不到兩個小時,適應性也很好。
全站 | 點 | X | Y | Z |
---|---|---|---|---|
3 | -15499.618 | -70743.572 | 296.628 | |
4 | -15497.088 | -70680.280 | 299.790 | |
14 | -15456.885 | -70809.903 | 290.568 | |
16 | -15512.915 | -70763.421 | 312.820 | |
Kuraves-K | 點 | X | Y | Z |
3 | -15499.437 | -70743.378 | 296.714 | |
4 | -15497.036 | -70680.367 | 299.770 | |
14 | -15456.812 | -70809.849 | 290.575 | |
16 | -15513.226 | -70763.583 | 312.718 | |
差 | 點 | ΔX | ΔY | ΔZ |
3 | -0.181 | -0.194 | -0.086 | |
4 | -0.053 | 0.086 | -0.010 | |
14 | -0.072 | -0.054 | -0.077 | |
16 | 0.311 | 0.162 | 0.102 |
碎石現場 堆積土量測量
2002年10月25日(星期五)在兵庫縣測量了碎石工廠的堆積土量。有一處從左方可以俯視到整個現場的高地,所以才拍到了照片。關于解析時所需要的尺寸在現場立2根桿,用卷尺測量桿之間的尺寸。
移動約10米左右,拍了2張照片。(下列:分析照片)
*注) 為了防止手發抖,所以各拍了2張,共拍了4張照片。
[手提設備]
- 照相機NIKONCOOLPIX5000????1臺
- 桿????2個
- 卷尺
- 處理用筆記本電腦?????1臺
測量處理作業
攝影結束后,返回事務所,開始分析作業。現狀分析時間約20分。并且制作了以前的情況,到進行土量計算為止的所有處理時間在1小時以內。
畫像1 | 畫像2 | 桿 |
[現狀分析]
1. 從所拍的2張照片中選出了11點畫像的共同點(對應點)。
2. 選擇1張畫像,以落下堆積物的交界線為中心加大約85點的點。
3. 通過自動調配處理計算,給另一張畫像也加上點后進行確認。
4. 輸入桿之間的斜距離(8460mm),再把地面設定為0地點(Z坐標=0)。
5. 在落下堆積物的交界處劃上線做上記號,用三維顯示功能進行確認。
粉色框:落下堆積物分界線 | 三維顯示: 從橫側看 |
[前況作成、土量計算]
此次因為沒有拍攝以前的情況,從照片進行推斷后進行了制作。
*注)如果攝影,分析的話,可以立即計算土量
1. 在現狀平面圖上,參考照片推測出以前的地面交界處(Z坐標=0)并劃了線。
2. 從平面圖的落下堆積物的交界處面對線方向劃12個斷面圖,并劃上自動橫斷線。
3. 并且,對于各自的橫斷線,寫入前況線。(參照下圖)
4. 在做好的以前情況的變化要點上貼上面,用100cm的篩眼進行自動測量。
自動數橫斷線 青:現狀橫斷線 黃:前況(推定) 橫斷線 CL:前況(推定)地面分界線 |
結果
累積土量為1590立方M。此次按照推斷以前的情況進行了測量,但如果調換計劃,按圖挖掘出的話,拍攝的畫像會很好,而且正確度高。
土量計算結果 粉色框:落下堆積物分界線 顏色顯示:濃青(取土一點) 白(填充一點土) 薄青及綠色(取土) |
非破壞性檢查 金屬腐蝕部位測量
2002年10月17日(星期四),在近距離攝影時,進行了金屬腐蝕情況的測量和評價。
用腐蝕的金屬板進行測量。攝影方法是把數碼相機的變焦設定到Tele端,將焦點距離設定為60cm(使用COOLPIX時,變焦在Tele端,焦點距離設定為60cm時得到25×19cm的畫角)。
或者,在金屬板側面配置硬尺,以此作為標準長度(測量時Tele端,焦點距離60cm時被校正的照相機參數)。
對照所設定的照相機焦點距離,在被拍物體前約60cm開始拍攝。這個拍攝考慮到手會擺動,共拍了5張(在近距離時容易因手擺動引起畫像模糊,可能的話*好固定照相機)。攝影需要的時間是1分鐘。
[手提設備]
- 照相機NIKONCOOLPIX5000????1臺
- 硬尺
- 處理用筆記本電腦????1臺
測量處理作業
攝影結束后,立刻進行測量處理。以下所有作業的處理所要時間,約為30分。
畫像1 | 畫像2 |
[現狀分析]
1. 從所拍的5張畫像中選擇2張合適的(上面的照片1,2),放到[Kuraves-K]里。
2. 把各自的一致點(對應點)13點,計算照相機的位置。
3. 將硬尺的刻度作為標準長,決定全體的尺度。
4. 在畫像1的金屬上,設定了約40×40mm1000點篩眼狀的(約1.2mm間隔)測量點,進行自動計算。
5. 用檢索功能把誤對應點和不能三維化的點省略后,制作腐蝕處的三維模型。
6. 利用圖紙化工具功能制作正色畫像(圖1),等高線(圖2)及斷面(圖3)。
圖1:落下堆積物邊界線 | 圖2:100μ等高線 |
圖3:斷面圖 |
結果
把做好的等高線和樣品進行目視比較,圖像吻合。而且,把做成的數據(等高線,斷面等)縮小比例印刷,并且用DXF輸出功能在CAD(此時為AUTOCAD)進行確認。
作業只需要30分左右,現場操作簡單(僅照相機,縮小比例),用CAD可以簡單制作檢查報告等優點很多。
遺跡、考古學資料制作
松原市教育委員會對考古學和遺跡調查的適應性進行了評價。
在此次的實驗中,為了調查發掘現場的遺物出土狀況及柱穴斷面,用正色畫像提交了*終結果。
對照所設定的照相機焦點距離,在被拍物體前約60cm開始拍攝。這個拍攝考慮到手擺動,共拍了5張(在近距離時容易因手擺動引起畫像模糊,可能的話*好固定照相機)。
攝影需要的時間是1分鐘。
攝影不用特殊裝置,用通常攝影進行。并且,在調查遺跡分布狀況的地方(對象1;畫像1,2)及調查柱穴斷面的地方(對象2;畫像3,4)這兩個地方,分別各拍攝了2張。
對象1 | 對象2 | |
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環境?攝影日 | 2003年7月30日(星期二)晴天 | 2003年8月5日(星期一)晴天 |
數碼相機 | NIKON COOLPIX5000(500萬像素) | FUJIFILM FINEPIX6800Z(130萬像素) |
標準 | 沒有 | 標尺(50cm) |
其他 | 處理用筆記本電腦 | 處理用筆記本電腦 |
測量處理作業
各自的攝影結束后,在現場設置的事務所進行解析作業。分析步驟大體上相同,所以表示以下步驟。
(關于對象1,測量所拍畫像的任意2點之間的距離,并以此為長度標準)。)
對象1: 表示古物分布狀況的拍攝畫像 | |
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畫像1 | 畫像2 |
對象2: 表示柱孔斷面調查的拍攝影畫像 | |
畫像3 | 畫像4 |
[現狀分析]
1. 2張畫像放到"Kuraves-K"。
2. 把各自的一致點(對應點)16點,計算照相機的位置。
3. 畫像1設定約400點的測量點,自動計算。(畫像3的情況約100點)
4. 用檢索功能把誤對應點和不能三維的點省略后,制作了崩壞處的三維模型。
[參考]全部處理時間(包含確認作業)對象1:70分對象2:20分
結果
制作的正色畫像,以位圖的形式彩色印刷。把現場調查之前做好的手寫的復寫數據疊加,驗證正色畫像的精度。對照結果良好,作為圖形化用的畫像數據,用Kuraves確證了制作的正色畫像能夠適用。
另外,在此做成的畫像數據,可以作為三維造型數據進行有效利用,正在探討開展其他的用途。
對象1:遺跡出土狀況的正色畫像 | 對象2:柱孔斷面調查的正色畫像 |
Kuraves應用事例一覽
斜面坍塌地:「等高線、縱斷橫斷圖制作」 計劃-現狀:「充填土量計算」 | 建筑物:「平面圖化」 工廠設備:「平面圖化」 | 河川:「橫斷圖制作」「位移測量」 |
垃圾:「體積計算」 沙丘,雪:「體積計算」 | 斜面:「施工面積計算」 斜面:「定點觀測」「位移測量」 | 工廠設備:「刮痕形狀和深度測量」 隧道:「龜裂和剝離形狀測量」 |
土地:「平面圖化」「面積測量」 | 采石場:「形狀測量」「產業道路繪圖」 | 道路:「平面圖化」 |
車輛:「長度和凹下測量」 樹木:「高度測量」 | 遺跡:「平面圖化」 | 廢棄場:「容量計算」 |