Фотограмметрия малых археологических объектов

Основы фотограмметрии

Фотограмметрия – научно-техническая дисциплина, которая занимается определением форм, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям.

Принцип технологии заключается в том, что на каждом изображении отыскиваются общие точки, а по ним определяются пространственные координаты, в результате чего создаётся облако точек – совокупность всех пространственных координат фотографируемого объекта. На основе облака точек создаётся полигональная сетка – совокупность вершин, рёбер и граней, которые определяют форму 3D-модели. По завершении для назначения цвета определяется соответствие между пикселями на фотоизображении и полигонами, для этого у 3D-модели создаётся развёртка, и в результате чего образуется текстура.

Обзор и установка оборудования

Для макросъёмки объекта используется следующее оборудование:

1. Цифровой фотоаппарат Canon EOS 5DS R (с картой памяти 64 GB);
2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm f/2.8 1-5x Macro Photo;
3. Пульт дистанционного управления Canon TC-80N3;
4. Штатив Manfrotto 755XB;
5. Панорамная голова Manfrotto 303PLUS;
6. Студийные вспышки (2 шт.) Hensel Integra 1000 Plus;
7. Студийные стойки (2 шт.) Hensel 202;
8. Радиопускатель Hensel Strobe Wizard Plus;
9. Фотобокс Fujimi FJLB-40 (40x40x40 см);
10. Вращающаяся подставка.

Сперва фотоаппарат устанавливается на панорамную голову. Для фиксации объекта можно использовать обычную губку и лист бумаги, чтобы на объект не отбрасывалось отражение от губки.

Далее фотобокс располагается на столе, внутри него ставится подставка, по бокам – студийные вспышки. Штатив и фотоаппарат устанавливается перед боксом и к фотоаппарату подключается радиопускатель для синхронизации со вспышками. В данном случае фотоаппарат не меняет своё расположение, так как объект находится в центре подставки и вращается вместе с ней вокруг своей оси.

Съёмка объекта с таким комплектом оборудования занимает около 2-х часов. Однако, список оборудования может отличаться.

Альтернативное варианты оборудования

Для качественной съёмки обязательным является цифровой фотоаппарат (с матрицей не менее 18 МПикс), макрообъектив, карта памяти (не менее 32 ГБ) и штатив.

Для достижения рассеянного освещения можно использовать либо студийные вспышки и стойки вместе с софтбоксами или световыми зонтами, либо кольцевую вспышку вместе с поляризационным фильтром для неё.

Для ускорения съёмки объекта можно использовать автоматический поворотный стол и фокусировочные рельсы, которые синхронизируются с фотоаппаратом.

Макросъёмка объекта

Съёмка объекта состоит из двух этапов: первый включает в себя съёмку вращающегося вокруг своей оси объекта с нескольких позиций фотоаппарата – примерно 0°, 40°, 80°. На втором этапе объект переворачивается на 180° и снимается с тех же позиций.

Во время съёмки каждого кадра необходимо менять фокус приближая или отдаляя фотоаппарат от объекта с помощью панорамной головы. То есть на одну позицию камеры и объекта получится около 5 кадров с разной глубиной резкости. Позднее эти снимки будут сшиты в одно изображение, где весь объект будет в фокусе.

Также необходимо делать фотографии с большим перекрытием кадров, так как их избыток предпочтительнее, чем недостаточное количество. Минимальное перекрытие соседних кадров составляет 50 %. В среднем на каждую позицию фотоаппарата в зависимости от угла съёмки получается около 125 кадров, а по завершению всей съёмки – около 750.

Иногда съёмка может быть произведена с 4-х, а не 6-ти позиций фотоаппарата. В случае со съёмкой наконечника стрелы получилось 607 снимков.

Обработка изображений в Adobe Lightroom Classic

Adobe Lightroom Classic – графический редактор для работы с цифровыми фотографиями.

Обработка изображений в Helicon Focus (фокус-стекинг)

Helicon Focus – программное обеспечение для смешивания сфокусированных областей нескольких частично сфокусированных цифровых фотографий для увеличения глубины резкости.

Создание масок в Adobe Photoshop

Adobe Photoshop – графический редактор для работы с фото и видеофайлами.

Создание 3D-модели в Agisoft Metashape

Agisoft Metashape – программное обеспечение, которое выполняет фотограмметрическую обработку цифровых изображений и генерирует трёхмерные пространственные данные для использования в приложениях ГИС, документации культурного наследия и создании визуальных эффектов, а также для косвенных измерений объектов различных масштабов.

Публикация 3D-модели на платформе Sketchfab

Sketchfab – платформа для публикации, просмотра, обмена, продажи и покупки 3D-контента.