Smartphone-based close-range photogrammetric assessment of spherical objects

Abstract

[FR] Les smartphones ont élargi les possibilités d'acquisition d'images rapprochées à moindre coût pour la modélisation 3D. Ils permettent l'acquisition d'une grande quantité de données pour une grande variété d'applications. Toutefois, la précision des modèles et les possibilités d'automatisation dépendent des conditions d'acquisition des images et des exigences des applications. Dans cette étude, la précision et la fiabilité des modèles photogrammétriques 3D obtenus sont évalués sur une cible sphérique dédiée aux applications rapprochées (diamètre d'environ 30 cm). Différents nombres d'images, configurations de canevas, cibles, matériels et méthodes d¿étalonnage de la caméra sont testés et évalués. Les résultats montrent que pour cette application en mode rapproché, une précision de 0,2 mm et une grande fiabilité peuvent être obtenues. Le nombre d'images n'affecte pas la précision de manière significative mais il est vital pour la détection des points de liaison et pour l'orientation des images. L'utilisation de cibles artificielles s'est avéré crucial pour l'amélioration de la précision finale. Au contraire, la stratégie d¿étalonnage des images et les caractéristiques du capteur n'ont eu que peu d'effet sur les résultats.

[ES] Los teléfonos inteligentes han ampliado las posibilidades en la toma de imágenes para modelado tridimensional (3D) de objeto cercano con bajo coste. Estos dispositivos permiten la obtención de gran cantidad de imágenes que pueden usarse en diferentes aplicaciones. La precisión de los modelos y la posibilidad de automatización dependen de las condiciones durante la toma de datos y las necesidades de la aplicación. En este estudio la precisión y la fiabilidad de los modelos fotogramétricos 3D se evalúan para una aplicación de objeto cercano (30 cm) sobre una superficie esférica. Se ha evaluado diferente número de conjuntos de imágenes, la geometría de la red, el dispositivo, la existencia de dianas y la metodología de calibración. Los resultados muestran que en esta aplicación de objeto cercano pueden obtenerse altas precisiones (0·2 mm) y una alta fiabilidad. El número de imágenes no afecta en gran medida a la precisión de los resultados, pero sí a la posibilidad de obtener suficientes puntos homólogos para la creación del modelo. El uso de dianas es el factor que más ha aumentado la precisión. Por otro lado, la metodología de calibración de la cámara apenas ha mejorado la precisión de los resultados.

[EN] Smartphones have widened the possibilities for low-cost close-range image acquisition for three-dimensional (3D) modelling. They allow the rapid acquisition of large amounts of data for a wide range of applications. However, the accuracy of the models and the automation possibilities depend on the image acquisition conditions and application requirements. In this study, the accuracy and reliability of the derived photogrammetric 3D models are evaluated on a spherical set¿up for close¿range applications (c.30 cm). Different numbers of images, network configurations, targets, devices and camera calibration methodologies are tested and evaluated. Results show that for this close-range application high accuracy (0·2 mm) and reliability can be achieved. The number of images did not significantly affect the accuracy but was vital for tie-point detection and image orientation. The use of artificial targets was found to be the key factor in increasing the final accuracy. In contrast, the image calibration strategy and the characteristics of the imaging device did not have a great impact on the results.

[DE] Smartphones haben die Möglichkeiten für kostengünstige Erfassung von 3D-Modellen im Nahbereich erweitert. Große Datenmengen können in sehr kurzer Zeit für eine Vielzahl von Anwendungen erfasst werden. Allerdings hängen die Genauigkeit der Modelle und die Möglichkeiten einer Automatisierung sehr stark von den Aufnahmebedingungen und den Anforderungen der Anwendung ab. In diesem Beitrag werden Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsaspekte der abgeleiteten 3D-Modelle in einer sphärischen Messanordnung für Nahbereichsanwendungen (c.30 cm) evaluiert. Unterschiedliche Bildanzahl, Aufnahmeanordnungen, Zielmarken, Geräte und Kamerakalibrierungsmethoden werden geprüft und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass für diese Anwendung eine sehr hohe Genauigkeit (0·2 mm) und Zuverlässigkeit erzielt werden kann. Die Zahl der Aufnahmen hat keinen signifikanten Einfluss auf die Genauigkeit, war aber Voraussetzung für die Detektion von Verknüpfungspunkten und die Bildorientierung. Der Einfluss künstlicher Zielmarken hatte einen entscheidenden Einfluss, um die Genauigkeit des Ergebnisses zu erhöhen. Hingegen hatten die Strategie zur Bildkalibrierung und die Eigenschaften des Bildaufnahmesystems keinen großen Einfluss auf die Ergebnisse.