Сравнение точности и детальности фотограмметрических моделей

[Variant]

Применение фотограмметрических методов уже много лет широко применяется в самых разных областях для моделирования как компактных объектов, так и крупных участков местности по наборам фотоснимков. Из-за относительно низкой стоимости работ, в ряде случаев фотограмметрическое моделирование составляет серьёзную конкуренцию лазерному сканированию. Однако в то время как лазерный сканер является измерительным прибором, имеющим заведомо известную погрешность, точность результатов фотограмметрического моделирования может существенно различаться в зависимости от используемой фототехники, программного обеспечения (ПО), методики выполнения съёмки и алгоритмов обработки. При этом хороших публикаций, позволяющих сопоставить точность фотограмметрических моделей, получаемых различным ПО (как между собой, так и с результатами лазерного сканирования) крайне мало. Предлагаю собрать вместе имеющиеся публикации по теме, если наберётся несколько – готов сделать статью в WIKI. Вот пара работ для затравки:

From Photos to Models / SPARC - University of Arkansas
http://sparc.cast.uark.edu/assets/webin ... _Draft.pdf

В работе кратко приведены общие принципы и история фотограмметрии, описание алгоритмов современного фотограмметрического ПО, принципы проведения полевых работ, Фототехника и ПО. Даётся сопоставление точности результатов работы VisualSFM, PhotoModeler Scanner и Agisoft Photoscan, как между собой, так и в сопоставлении с результатами лазерного сканирования (Breuckmann Scanner для компактного объекта, Leica C10 для полевых работ и Leica ALS 60 для воздушных работ), с оценкой как по точности работ, так и по затраченному времени

Comparing 7 photogrammetry systems. Which is the best one? / Cicero Moraes, 7.12.2016
https://arc-team-open-research.blogspot ... stems.html

В работе приводится авторская методика сопоставления результатов фотограмметрических исследований с использованием MeshLab и CloudCompare и даётся сопоставление результатов работы программ и лазерного сканирования (Leica ScanStation C10) на примере компактного объекта. Рассматриваемое ПО:
- OpenMVG (Open Multiple View Geometry library) + OpenMVS (Open Multi-View Stereo reconstruction library
- OpenMVG + PMVS (Patch-based Multi-view Stereo Software)
- MVE (Multi-View Environment)
- Agisoft Photoscan
- Autodesk Recap 360
- Autodesk 123D Catch
- PPT-GUI (Python Photogrammetry Toolbox with graphical user interface)

[andreygeo]

Нельзя сравнивать сертифицируемые средства измерения с в принципе несертифицируемыми. Ну и ещё бы разобраться что сравниваем...ближнюю фотограмметрию или "дальнюю".
Лазерное сканирование - это физически более-менее измеряемая вещь (и то, с большим количеством условностей).
Фотограмметрическая обработка в проприетарных пакетах с закрытым кодом и математикой, не говоря уже про физическую непохожесть двух снимков (а для облака точек их надо десятки) - это непроверяемая вещь с непредсказуемым результатом.
Вот пример из реальной практики: https://youtu.be/AAvj6UMYYS0

[Variant]

Сертификация – вопрос законодательства, если понадобится – засертифицировать могут что угодно, принять какую-то методику и программный инструмент как эталон, зарегистрировать его как гос.стандарт и т.д. Вопрос не о сертификатах, а о точности. Реальность такова, что «несертифицируемая» фотограмметрия применяется уже давно, и, видимо, иногда успешно, иначе бы не было спроса. В разных странах с разным законодательством и для самых разных задач. Но по сути это всё же измерительная процедура, так что вопрос точности является тут одним из довольно важных. По ряду причин лазерное сканирование при сравнении результатов, выполненных по разным методикам, часто используется как эталон, непредвзятый судья, хотя конечно и к нему есть свои вопросы, тем более, что у всех современных приборов и программ обработки внутри тот же чёрный ящик с закрытым кодом. А фотограмметрические инструменты, кстати, есть и открытые/свободные, но опять же, для практики часто важнее не лицензия на код, а точность результата. Публикаций мало, методики оценки ещё не устоялись, слухов и домыслов больше, чем статей, поэтому и предлагаю собрать всё более-менее академическое, что есть

[andreygeo]

Сертификация – вопрос законодательства, если понадобится – засертифицировать могут что угодно.....Публикаций мало, методики оценки ещё не устоялись, слухов и домыслов больше, чем статей, поэтому и предлагаю собрать всё более-менее академическое, что есть

Давайте тогда разделять - сертификация отдельно, а собрать материал - отдельно.
Попытки сертифицировать фотограмметрию (в том числе БПЛА) были, есть и будут. Вот только они все добровольные и никакого отношения к гос сертификации не имеют. И сертифицировать их никто не будет т.к. снимки не поддаются сертифицированию (каждая съемка уникальна). Поэтому про сертификацию гос образца - забудьте, там, слава богу, ещё есть вменяемые люди.
Ну и кроме того, давайте определяться - мы о какой фотограмметрии говорим - "ближней" или всё ж таки для картографических и ГИС приложений. Это совсем разные вещи. Если для ближней, смотрите публикации по machine vision. По дальней - SGM (semi-global matching).
Что касается реальной практики, то сейчас в фотограмметрических проектах распространенна практика использования данных лазерного сканировани в качестве ЦМР для ортотрансформирования оптических данных, т.к. строительство рельефа на основе обработки стерео достаточно долгий процесс. Если лазера нет, то да, начинают строить по стерео. Другой вопрос в том, что строить облако точек для последующего ортотрансформирования нет особого смысла.
Да, из облаков точек можно делать симпатичные 3D модели городов, но, к сожалению, эти модели не операбельны и являются самостоятельной вещью в себе. Можно говорить о непроверяемости точностей самого облака точек
Кстати, мне как-то говорили, что сканер в случае ближней съемки (архитектурные вещи) - это непредсказуемая вещь, сильно зависящая от материала постройки и что-то там с чем-то сравнивать - нет смысла

[Variant]

Сертификация – особая история, без особых на то причин я лучше бы её не трогал. Речь только о сборе публикаций по оценке точности и детальности фотограмметрических моделей, получаемых различными методами (различным ПО). Естественно, при измерениях фотограмметрическими методами результат будет зависеть от множества параметров. Но в то же время, различные алгоритмы на одних и тех же данных будут давать различные по точности и детальности результаты, поэтому важно иметь возможность как-то их между собой сравнивать, пускай и на каких-то условных эталонных наборах данных.

Я не продвигаю идею, что точность фотограмметрических моделей нужно оценивать по результатам лазерного сканирования. По возможности, я бы лазерное сканирование вообще не трогал. Просто, раз фотограмметрия есть, она используется, и в принципе это измерительный метод, нужно как-то, хотя бы приближённо, оценивать погрешность получаемых результатов. Для этого получаемую модель нужно сравнить с каким-то эталоном, имеющим бо́льшую точность. Если есть хорошие публикации, где фотограмметрические модели оценивались бы по результатам натурных измерений координат контрольных точек, так даже было бы даже лучше, просто в имеющихся публикациях обычно сравнивают с лазерным сканированием.

Разделять фотограмметрию на «ближнюю» и «картографическую» – занятие неблагодарное. Фотограмметрия используется для изучения формы космических объектов целиком (например, астероидов, комет), построения обзорных и локальных цифровых моделей местности, моделей объектов масштаба городов, отдельных ландшафтных или архитектурных комплексов (например, археологические памятники), отдельных объектов (здания, скульптуры, техника), и вплоть до макро и микро масштабов. Где тут проводить границу между «ближней» и «картографической» фотограмметрией не совсем понятно. К какой из категорий относить цифровую модель крупного археологического памятника или ортофотоплан участка раскопа 50*50м? А если 5*5м?
Тем более, если как-то делить по масштабам измеряемых объектов фотограмметрию, то придётся аналогично делить и лазерное сканирование, а оно тоже применяется в достаточно широких пределах масштабов. Кроме того, многие фотограмметрические программные продукты такого деления не проводят, позволяя применять одинаковый рабочий процесс для моделирования объектов произвольного масштаба, да и в публикациях зачастую тоже чёткого деления по масштабам нет. Так что предлагаю собрать всё, что есть, а там уже, если публикаций наберётся много и такая потребность возникнет, можно будет как-то условно классифицировать по масштабам