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Massimiliano Campi » 13.Raddrizzamento digitale per la costruzione di fotopiani con RDF: metodo analitico I


Argomenti della lezione

  • Finalità formative della lezione.
  • Preparazione del file.
  • Principali comandi.
  • Fasi del fotoraddrizzamento analitico.
  • Preparazione immagine da raddrizzare.
  • Immissione dati oggetto.
  • Immissione dati immagine.
  • Coordinate immagine/oggetto.
  • Immissione coordinate immagine/oggetto.

Finalità formative della lezione

Obiettivi formativi

Questo modulo si propone di fornire uno strumento necessario per:

  • il raddrizzamento delle immagini e per la costruzione di fotopiani urbani e architettonici;
  • conoscere il valore di un immagine metrica, in scala;
  • imparare ad utilizzare le funzionalità non solo del programma RDF, ma in genere tutti i programmi di raddrizzamento;
  • dare la possibilità all’utente di impiegare il metodo sia nel campo dell’architettura sia nello studio del territorio.

Prerequisiti

  • Conoscenza dei principali comandi standard di windows per la visualizzazione, l’organizzazione e la gestione dei file.
  • Conoscenza base di topografia e fotogrammetria.
  • Conoscenza base sui sistemi di riferimento cartesiani.
  • Buona conoscenza di software per la gestione delle immagini digitali.
  • Ottima conoscenza delle immagini digitali (acquisizione, dimensione, risoluzione di input / output, e scala nominale).

Preparazione del file

1. Avvio di RDF ed impostazione dei dati

Avviato RDF, appare una finestra (fig 1) dalla quale si può scegliere il tipo di raddrizzamento
che si vuole effettuare:

  1. analitico
  2. geometrico

La finestra principale del programma avrà una serie di comandi a disposizione che saranno diversi a seconda della scelta effettuata.

Figura 1

Figura 1


Principali comandi

2. Raddrizzamento analitico

Comandi dal menu a tendina

Immagine iniziale: apre o chiude l’immagine da raddrizzare

Visualizza

  • Zoom: ingrandisce una porzione d’immagine attorno al cursore, ciccando con il pulsante destro del mouse
  • Pan: permette di spostarsi sull’immagine con l’uso del mouse
  • Navigatore: apre una finestra che visualizza l’immagine iniziale completa
  • Disponi verticale: dispone le due finestre delle immagini verticalmente sullo schermo
  • Opzioni: visualizza una tabella che permette di modificare alcuni parametri di visualizzazione del programma

Principali comandi II

2. Raddrizzamento analitico

Tabelle

  • Coordinate immagine (*.imm)
    • Visualizza: visualizza la tabella delle coordinate immagine
    • Carica: carica un file con le coordinate immagine
    • Salva: salva i valori contenuti nella tabella immagine
  • Coordinate oggetto (*.ogg)
    • Visualizza: visualizza la tabella delle coordinate oggetto
    • Carica: carica un file con le coordinate oggetto
    • Salva: salva i valori contenuti nella tabella oggetto

Principali comandi III

2. Raddrizzamento analitico

Comandi dal menu a tendina

  • Coordinate unione (*.fot)
    • Visualizza: visualizza la tabella delle coordinate immagine/oggetto
    • Carica: carica un file di coordinate immagine/oggetto
    • Salva: salva i valori delle coordinate presenti nella tabella
  • Residui: apre la tabella che permette il calcolo dei residui
  • Seleziona area di ricampionamento: permette di scegliere la parte di immagine da raddrizzare

Principali comandi IV

1. Raddrizzamento analitico

  • Visualizza vertici area: visualizza il valore dei vertici dell’area individuata
  • Interpolazione
    • lineare: definisce l’algoritmo utilizzato per il ricampionamento dell’immagine
    • bilineare: definisce l’algoritmo utilizzato per il ricampionamento dell’immagine
  • RDF: apre la finestra che permette di definire la risoluzione dell’immagine finale e di avviare il raddrizzamento

Principali comandi V

2. Raddrizzamento analitico

  • Immagine corretta: salva o chiude l’immagine corretta
  • Georeferenzia: apre la tabella con i valori di georeferenziazione dell’immagine
  • dxf:
    • disegna punti: disegna i punti della tabella di punti
    • salva punti: salva la tabella di coordinate
    • crea dxf: trasforma la tabella di punti in formato dxf.
  • Calcola distanza: permette di calcolare una distanza tra due punti

Principali comandi VI

2. Raddrizzamento analitico

  • Reset: permette di resettare tutti i dati di un raddrizzamento eseguito per iniziarne un altro
  • Informazioni: Autori e informazione sul software.
  • Esci: esce dal programma

Principali comandi VII

3. La Status Bar

La parte bassa della finestra principale, ovvero la status bar (fig 2), è suddivisa in 7 parti:

  • nelle prime due caselle vengono visualizzate le coordinate dell’immagine attiva;
  • nella terza il tipo di raddrizzamento che è stato selezionato;
  • nella quarta se è attivo lo zoom o il pan;
  • nella quinta e nella sesta l’operazione che si sta seguendo;
  • l’ultima viene utilizzata dal programma per scrivere dei messaggi.
Figura 2

Figura 2


Fasi del fotoraddrizzamento analitico

4. Le operazioni da eseguire

I passi essenziali per eseguire un raddrizzamento analitico sono:

  1. aprire l’immagine da raddrizzare;
  2. aprire la tabella con le coordinate oggetto;
  3. costruire la tabella con le corrispondenti coordinate immagine;
  4. creare la tabella unione coordinate immagine/oggetto;
  5. selezionare l’area di raddrizzamento;
  6. definire la risoluzione dell’immagine;
  7. raddrizzare l’immagine.

Preparazione immagine da raddrizzare

5. L’immagine iniziale

Per effettuare un raddrizzamento con RDF è necessario disporre di un’immagine digitale dell’oggetto, cioè di una fotografia digitale o digitalizzata attraverso uno scanner. Può essere utilizzata una fotografia scattata con qualsiasi apparecchio fotografico, sia metrico che non metrico.

I file caricabili sono quelli con formato BMP e JPG. Possono essere indifferentemente utilizzate immagini in scala di grigio o in RGB.

Per aprire l’immagine si può utilizzare il comando Immagine iniziale/Apri dal menu a Tendina.

Figura 3

Figura 3


Preparazione immagine da raddrizzare II

5. L’immagine iniziale

Nel caso si volesse aprire un’altra immagine è prima necessario chiudere quella caricata con il comando Immagine iniziale/Chiudi.

Dopo aver caricato un’immagine, muovendo il cursore all’interno della finestra che la contiene, vengono visualizzate nella barra di stato le coordinate del punto su cui si trova il cursore (coordinate immagine); in questo caso sono espresse in pixel, cioè coordinate piane x, y (con le x crescenti da sinistra verso destra e le y dall’alto verso il basso). Lo spostamento minimo è il pixel stesso, ovvero il più piccolo elemento in cui è scomposta l’immagine e dipende quindi dalla risoluzione dell’immagine stessa.

Figura 3

Figura 3


Preparazione immagine da raddrizzare III

6. Funzioni pan, zoom e navigatore

Per spostarsi con facilità all’interno dell’immagine, se questa è particolarmente grande, si possono utilizzare gli scrollbars (le barre che stanno sul lato destro e inferiore dell’immagine) o alternativamente la funzione pan.

Per muoversi con il pan nell’immagine è sufficiente selezionare dal menu a tendina Visualizza/Pan, tenere premuto il tasto destro del mouse e spostarsi in una direzione desiderata.

E’ possibile fare degli zoom di un particolare dell’oggetto presente nell’immagine selezionata (fig 3);
per farlo utilizzare dal menu a tendina Visualizza/Zoom: spostandosi sull’immagine e cliccando con il tasto destro del mouse un punto qualsiasi della stessa si aprirà in corrispondenza dello stesso un riquadro contenente l’ingrandimento di un intorno del punto.

Preparazione immagine da raddrizzare IV

6. Funzioni pan, zoom e navigatore

Per definire il valore di ingrandimento dello zoom è necessario aprire la finestra delle opzioni con Visualizza/Opzioni…

In tal modo si possono definire:

  • il fattore di ingrandimento dello zoom;
  • la velocità con cui si sposta l’immagine quando si agisce sul navigatore;
  • il colore con cui verranno disegnati i punti collimati nell’immagine iniziale;
  • il colore con cui verranno disegnati i vettori dei residui.
Figura 4

Figura 4


Preparazione immagine da raddrizzare V

6. Funzioni pan, zoom e navigatore

Nella barra di stato della finestra principale viene sempre indicato quale tra queste funzioni è attiva.

Quando l’immagine è molto grande e non appare completamente nello schermo, per andare con facilità in un punto voluto si può utilizzare la funzione navigatore (fig 3).

Con il comando Visualizza/Navigatore si apre una finestra che visualizza tutta l’immagine caricata: cliccando sopra la zona interessata, l’immagine principale si posiziona in quel punto.

La velocità di spostamento può essere definita nella finestra delle opzioni.

Immissione dati oggetto

7.1. La tabella delle coordinate oggetto (*.ogg)

Per il calcolo dei parametri di trasformazione da immagine iniziale ad immagine raddrizzata è necessario conoscere le coordinate di almeno 4 punti (meglio se in numero maggiore)
dell’oggetto e visibili sull’immagine.

Per effettuare un raddrizzamento corretto è inoltre necessario che i punti siano distribuiti sul bordo dell’immagine in modo omogeneo.

Immissione dati oggetto II

7.1. La tabella delle coordinate oggetto (*.ogg)

Per preparare il file con le coordinate dei punti di appoggio, si può utilizzare un editor testi qualsiasi (per es. WordPad) tenendo presente le seguenti importanti indicazioni: ogni punto deve stare su una riga ed essere composto dal nome, dalla coordinata x e dalla coordinata y, con uno o più spazi che separino i tre valori. Se le coordinate hanno dei decimali, questi vanno separati dal punto.

Il seguente file è di esempio:

  • 52 53.1850 9.1490
  • 51 51.2330 9.1570
  • 44 49.5287 2.5930
  • 50 47.3447 9.1690
  • 46 48.3082 5.2070

Per caricare il file editato utilizzare Tabelle/Coordinate oggetto (*.ogg)> Carica file ogg (fig 5).

Immissione dati oggetto III

7.1. La tabella delle coordinate oggetto (*.ogg)

Importante: Ovviamente i punti devono appartenere ad un piano ed il sistema di riferimento a cui si riferiscono le loro coordinate deve essere tale che le x siano crescenti verso destra e le y siano crescenti verso l’alto.

La costruzione di questo file può essere anche facilmente eseguita utilizzando la “Tabella coordinate oggetto”.

In questo caso si apre la finestra con Tabelle/ Coordinate oggetto (*.ogg)

  • Visualizza. Tali valori possono essere salvati su un file con Tabelle/ Coordinate oggetto (*.ogg)
  • Salva
Figura 5

Figura 5


Immissione dati immagine

7.2. La tabella delle coordinate immagine (*.imm)

La tabella delle coordinate immagine deve contenere le corrispondenti coordinate pixel dei punti di appoggio individuati sull’oggetto. Per compilare tale tabella bisogna provvedere alla collimazione degli stessi sull’immagine.

Per iniziare tale operazione utilizzare il comando

Tabelle/ Coordinate immagine (*.imm) > Visualizza: verrà aperta la finestra per la collimazione dei punti (fig 6).

Immissione dati immagine II

7.2. La tabella delle coordinate immagine (*.imm)

A questo punto bisogna collimare i punti sull’immagine (senza preoccuparsi della sequenza); per entrare in modalità di collimazione (appare la scritta collimazione sull’apposita casella della barra di stato della finestra principale), inizio collimazione, e con il tasto sinistro del mouse selezionare il punto desiderato sull’immagine: cliccando sopra con il tasto destro del mouse si apre lo zoom (se è attivo), ci si posiziona sul pixel esatto e si agisce sul tasto sinistro per collimare.

Immissione dati immagine III

7.2. La tabella delle coordinate immagine (*.imm)

Nella parte bassa della finestra “Tabella coordinate immagine” ci sono tre caselle: nella seconda e terza delle quali vengono visualizzate le coordinate x, y del punto collimato, mentre nella prima viene assegnato di default un numero progressivo che rappresenta il nome del punto e che può essere cambiato per renderlo uguale al nome del corrispondente punto della tabella delle coordinate oggetto precedentemente caricata.

Figura 6

Figura 6


Immissione dati immagine IV

7.2. La tabella delle coordinate immagine (*.imm)

Per inserire il punto nella tabella selezionare registra punto: sull’immagine appare una croce con il nome (numero) che individua il punto e sulla tabella vengono memorizzate le sue coordinate.

Per cancellare un punto collimato dalla tabella utilizzare elimina punto (appare la scritta elimina sull’apposita casella della barra di stato della finestra principale) e poi cliccare la riga della tabella nella quale il punto è inserito.

Figura 6

Figura 6


Immissione dati immagine V

7.2. La tabella delle coordinate immagine (*.imm)

Per correggere le coordinate di un punto collimato o il suo nome usare edita punto (appare la scritta edita sull’apposita casella della barra di stato della finestra principale) e cliccare la riga della tabella nella quale il punto è inserito: il punto viene copiato nelle tre caselle in basso: ora si può procedere alla ricollimazione e/o al cambiamento del nome e alla conseguente registrazione.

Figura 6

Figura 6


Immissione dati immagine VI

7.2. La tabella delle coordinate immagine (*.imm)

Per resettare la tabella utilizzare reset tabella (in questo caso per collimare altri punti bisogna ritornare in “modalità collimazione”, mentre per disegnare i punti nel caso in cui siano stati caricati nella tabella con il comando:

Tabelle/ Coordinate immagine (*.imm) > Carica, si usa disegna punti.

E’ possibile salvare il file di coordinate oggetto creato, con il comando:

Tabelle/ Coordinate immagine (*.imm) > Salva

o, come accennato caricarne uno precedentemente salvato con il comando Tabelle/ Coordinate immagine (*.imm) > Carica

Figura 6

Figura 6


Coordinate immagine/oggetto

7.3. La tabella di coordinate immagine/oggetto (*.fot)

Per calcolare i parametri di raddrizzamento è necessario creare un file in cui vengano associate le coordinate oggetto di ogni punto d’appoggio alle corrispondenti coordinate immagine. A tale file viene assegnata l’estensione fot e rappresenta l’unione dei due file visti sopra, ovvero il file imm con il file ogg.

La struttura di questo file è: nome punto, x immagine, y immagine, x oggetto, y oggetto. Il seguente file è un esempio di file *.fot

Immissione coordinate immagine/oggetto

7.3. La tabella di coordinate immagine/oggetto (*.fot)

  • 52 48 545 53.1850 9.1490
  • 51 254 529 51.2330 9.1570
  • 44 393 1325 49.5287 2.5930
  • 50 696 498 47.3447 9.1690
  • 46 589 928 48.3082 5.2070

Per creare tale file è sufficiente aver preparato in precedenza la tabella delle coordinate immagine e quella delle coordinate oggetto (che può avere anche un numero maggiore di punti), aprire la finestra della Tabella coordinate unione con Tabelle/ Coordinate unione (*.fot)

> Visualizza e selezionare crea file fot. (fig 7).

E’ fondamentale che i punti corrispondenti abbiano lo stesso nome, in quanto il programma individua per ogni punto immagine il corrispondente sulla tabella oggetto facendo un confronto sul nome.

Immissione coordinate immagine/oggetto II

7.3. La tabella di coordinate immagine/oggetto (*.fot)

Per salvare il file usare il comando

Tabelle/ Coordinate unione (*.fot) > Salva.

Per caricare un file fot precedentemente creato utilizzare il comando

Tabelle/ Coordinate unione (*.fot) > Carica.

Con il comando reset tabella la tabella viene resettata.

Figura 7

Figura 7


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