COMPARISON OF 3D REALITY CAPTURE TECHNOLOGIES FOR THE SURVEY OF STONE WALLS

Abstract

[EN] The maintenance of the external fabric of historic buildings constitutes a large portion of overall building life cycle costs.Advanced reality capture and data processing technologies have the potential to transform existing survey practice,providing surveyors with objective data pertaining to building fabric, in a more rapid (frequent), safe and cost-effectivemanner. In this paper, we present a unique evaluation of several Terrestrial Laser Scanning (TLS) and photogrammetric(PG) systems that assess their relative strengths for the survey of stone walls. The assessment is conducted using anhistoric building selected for its representativeness of form, fabric and condition. The work considers performance interms of data accuracy and precision, data completeness, and process efficiency. The results show that, while TLSprovides good geometric data to generate accurate and valuable 3D models, the quality of PG reconstructions can bealso be sufficient in such contexts. And considering the relatively low-cost and portability of modern digital camerascompared to laser scanners, photogrammetry can constitute a realistic alternative to TLS. In addition, mounting a cameraon a UAV could further solve access issues, preventing the need for any additional infrastructure (e.g. scaffolding), whichwould be required when employing TLS. However, a lesson drawn from this work is that effective acquisition ofphotogrammetric data requires careful planning to select the appropriate camera settings and picture density (andlocations) to ensure accurate and reliable photogrammetric reconstruction. This process may be referred to as: Planningfor Photogrammetry (P4P).

[ES] Las labores de mantenimiento de la estructura externa de edificios históricos constituyen una gran parte de los costes asociados al ciclo de vida de estos. Las tecnologías empleadas para la adquisición de datos estructurales y su procesamiento tienen el potencial de transformar, en gran medida, las tareas de inspección tradicionales, proporcionando información relativa al edificio de una manera más rápida, segura y económica. En este trabajo, se evalúan escáneres láser y sistemas basados en fotogrametría, demostrando su solidez para la inspección de paredes de piedra. Esta evaluación se ha llevado a cabo en un edificio histórico representativo y en un buen estado de conservación. En el artículo, se compara la actuación de los diferentes dispositivos en términos de precisión, repetibilidad, densidad de datos y eficiencia del proceso. Los resultados muestran que, mientras que los escáneres proporcionan buena información geométrica y permiten la generación de modelos tridimensionales precisos, la calidad de las reconstrucciones a partir de fotogrametría también pueden ser suficientes en determinados contextos. Considerando, además, el relativo bajo coste y la portabilidad de las cámaras digitales modernas en comparación con los escáneres láser, la fotogrametría puede constituir una alternativa real a estos últimos. Además, la instalación de cámaras en vehículos aéreos no tripulados (drones) puede resolver problemas de accesibilidad y minimizar el uso de infraestructuras adicionales (como andamiajes), las cuales son empleadas en la digitalización mediante escáneres. Sin embargo, una lección que se desprende de estos experimentos es que para conseguir una efectiva adquisición de datos fotogramétricos se requiere una cuidada planificación y una selección apropiada de los ajustes de la cámara, así como su correcto posicionamiento en la escena, con el objetivo de conseguir una adecuada densidad de imágenes y obtener una reconstrucción 3D precisa. Este proceso se denomina Planificación para la Fotogrametría.