New Calibration and Image Undistortion Software

 

Animation

Clink on the image below to preview the undistortion.

A new software for the Calibration of large format (full frame) cameras but also for wide angle lens cameras has been developed during my research activities in IUAV at the laboratory of Photogrammetry. The software is using a printed page calibration sheet and the user has to select the surrounding region of a rectangular area of circle reference points” grid to perform the calibration (see the image of the calibration grid below). After the calibration is performed the user can load any image captured from the same camera and the same settings to do the undisortion. Additionally the software can use videos to capture initially the calibration sheet and perform the calibration and since the calibration parameters have been calculated any video captured by the calibrated sensor can be undistorted. You can download the installation application of the software Calib3V and also sample images (see below) of a wide angle lens camera.

You can also download and watch the tutorial video from the link.

You may download a sample set of calibration field images to perform the calibration of an action camera from here.

An A4 circular target GCP file maybe downloaded from here.

The camera parameters that the user must insert for the calibration performance of the paradigm set is shown in the next image:

.settings

Download all the images below to perform the exercise of a wide angle lens camera calibration and undisortion of its images:

Calibration image 1

DCIM100GOPRO

Calibration image 2

DCIM100GOPRO

Calibration image 3

DCIM100GOPRO

Calibration image 4

DCIM100GOPRO

Calibration image 5

DCIM100GOPRO

Calibration image 6

DCIM100GOPRO

Calibration image 7

DCIM100GOPRO

Calibration image 8

DCIM100GOPRO

Calibration Grid

Grid

3D recording of the Tower of Apollonia

The complete 3D recording and digitization of the architectrual details in 2D designs (topviews, facades and vertical sections) of the byzantine monument  Tower of Apollonia was realized during the implementation of the Diploma Thesis of the students Zikos Christos and Panos Athanasios.

 

east

north

south

west

Laser Scanning of a forest plot

The recording of forest plot area is examined by the use of terrestrial laser scanning. Conventional methods take into account only the Diameter at breast height and the average height of  representing dominant trees in the area while a laser scanner can produce a huge amount of measurements in very short time. Several plot areas have been measured in the region of Alexandropoulis and further analysis will follow to compare the results derived by the novel measurement’s and analysis” method of laser scanning with the conventional procedure.

scanner

area

area2

 

Facade’s images rectification, mosaiking and digitization

To record the architectural details of a monument’s facade all the necessary images have been taken using the camera FUJIFILM Finepix J20. Furthermore, ground control points have been measured and identified on the original camera images. You have to collect the control control points to create the rectification images but prior to this task you must run the self calibration software CALIB of the control field images in order to provide the radial distortion free images.

To perform the rectification, the software VeCAD may be used.

1) In order to check the difference in the rectification process two different rectification procedures should be followed. In the first procedure you must use the original images and on the second precedure you must use the radial distortion free images.

2) After you have created the rectification using the radial distortion free images apply the mosaicking on the left and right recitifed images and digitize the details on the facade using the VeCAD software. You may find the manual of the VeCAD software in english here.

kroki2

Left image (clik on the image above to magnify it and observe the location of the GCPs)

kroki1
Right image (clik on the image above to magnify it and observe the location of the GCPs

Below the coordinates of measured ground control points and their location in the original images are given:

ID

X

Y

Z

1

-8.592

18.563

3.68

2

-8.437

18.547

-1.046

3

-8.602

18.563

2.887

4

-1.597

16.48

1.821

5

-1.591

16.475

-1.001

6

-0.215

16.039

1.566

7

0.994

15.674

2.77

8

6.667

14.026

-0.421

9

6.223

14.142

2.767

10

8.644

13.427

-0.989

12

12.44

12.249

2.754

13

14.6

11.635

1.576

14

16.446

11.055

2.75

15

17.234

10.834

3.182

16

17.679

10.712

5.531

17

22.981

9.107

8.045

18

28.347

7.512

5.712

19

28.713

7.39

2.706

20

28.757

7.427

-0.454

21

19.184

10.279

-0.467

22

15.636

11.338

-0.435

In order to rotate the reference coordinate system and make it parallel to the buildings facade you may use the excel file.

The final result of the digitized process should look like the following:

sample

Αναγωγή εικόνων όψης κτηρίου και απόδοση λεπτομερειών

Για την αποτύπωση της όψης μνημείου βιομηχανικής αρχιτεκτονικής έχουν γίνει μετρήσεις στην όψη κτηρίου και έχουν ληφθεί οι απαραίτητες φωτογραφίες με χρήση φωτογραφικής μηχανής FUJIFILM Finepix J20. Επιπλέον έχουν ληφθεί φωτογραφίες πεδίου ελέγχου από την ίδια φωτογραφική μηχανή που μπορεί να οδηγήσουν μετά από υπολογισμό των παραμέτρων βαθμονόμησης της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής στις διορθωμένες εικόνες που είναι απαλλαγμένες από την ακτινική διαστροφή.

1) Να γίνει η στροφή (χρησιμοποιώντας το αρχείο excel) των συντεταγμένων των σημείων ελέγχου (φωτοσταθερών) και να χρησιμοποιηθούν για την αναγωγή των εικόνων (αρχικών) της όψης. Να υπολογιστεί το σφάλμα της αναγωγής

2) Να γίνει χρήση των εικόνων του πεδίου βαθμονόμησης για την παραγωγή των κατάλληλων εικόνων (απαλλαγμένων από τις παραμορφώσεις του φακού) της όψης του κτηρίου που μέσω αναγωγής θα οδηγήσουν σε μωσαϊκό εικόνων και στη συνέχεια σε απόδοση λεπτομερειών σε διανυσματικό αρχείο αποτύπωσης (AutoCAD).

 

Δίνονται παρακάτω οι συντεταγμένες των σημείων και η θέση τους στις αρχικές εικόνες της όψης:

ID

X

Y

Z

1

-8.592

18.563

3.68

2

-8.437

18.547

-1.046

3

-8.602

18.563

2.887

4

-1.597

16.48

1.821

5

-1.591

16.475

-1.001

6

-0.215

16.039

1.566

7

0.994

15.674

2.77

8

6.667

14.026

-0.421

9

6.223

14.142

2.767

10

8.644

13.427

-0.989

12

12.44

12.249

2.754

13

14.6

11.635

1.576

14

16.446

11.055

2.75

15

17.234

10.834

3.182

16

17.679

10.712

5.531

17

22.981

9.107

8.045

18

28.347

7.512

5.712

19

28.713

7.39

2.706

20

28.757

7.427

-0.454

21

19.184

10.279

-0.467

22

15.636

11.338

-0.435

kroki1 kroki2

Η παρακάτω εικόνα δείχνει το τελικό προϊόν που θα πρέπει να παραχθεί μετά την αποτύπωση των λεπτομερειών της όψης:

sample

International Workshop in Agia of Larisa

top

Image 1. Orthoimage of the top view of the basilica

east_wall

Image 2. The east wall facade orthoimage

facade_agia

Image 3. Recording of a facade details using VeCAD-Photogrammetry

During the international workshop about 3D recording of monuments in Agia «Places of worship. Touching the earth, gazing at the sky«, funded by the EU, new techniques of high precision and fidelity were presented for the documentation of monuments using special software (photogrammetric image analysis and processing) as well as 3D terrestrial laser scanners. According to the program of the session on Tuesday, June 18th a presentation was given about the new recording techniques under the title «3D recording of Monuments» which demonstrated 3D photogrammetric techniques (multi-image and stereo configurations) and 2D (rectification) software. Additionally, a presentation was given on the results and products produced from the diploma thesis of Ms. Elpida-Michaela Karakasi at the School of Rural. and Surveying Engineering in the Aristotle University of Thessaloniki under the title «3D recording of Prophet Elias Church in Tyrnavos». On Wednesday, June 19th the operation of a 3D terrestrial laser scanner was demonstrated to the participants of the workshop at the archaeological site of the Byzantine Castle of Velika in Larissa, where the byzantine Basilica of the Castle was recorded. Later,  the processing of the acquired data were processed live in front of the audience. The lectures” presentations and an extensive abstract of the paper «Three-dimensional recording of Prophet Elias Church in Tyrnavos» can be downloaded from the link. You can also see a video animation of the virtual tour from the 3D model of the pointcloud derived from the laser scanning.

ΔΙΕΘΝΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΓΙΑ

top

Εικ. 1.Ορθοεικόνα της τρίκλητης βασιλικής στο κάστρο Βελίκας

east_wall

Εικ. 2. Όψη του ανατολικού τοίχους του Κάστρου που συνορεύει με το  βυζαντινό ναό.

facade_agia

Εικ. 3. Ψηφιοποίηση λεπτομερειών όψης παραδοσιακού κτηρίου με τη χρήση του λογισμικού VeCAD-Photogrammetry

Στο πλαίσιο του διεθνούς  εργαστηρίου αρχαιολογίας στην Αγιά «Λατρευτικοί Τοποι: Αγγίζοντας τη γη, ατενίζοντας τον ουρανό«, που χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση παρουσιάστηκαν οι νέες τεχνικές υψηλής ακρίβειας και πιστότητας για την αποτύπωση μνημείων με χρήση ειδικών λογισμικών (φωτογραμμετρικής επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνων) και τρισδιάτατων επίγειων σαρωτών laser. Σύμφωνα με το πρόγραμμα του συνεδρίου την Τρίτη 18/6 έγινε παρουσίαση των τεχνικών αποτύπωσης με το γενικό τίτλο «Τρισδιάστατη Αποτύπωση Μνημείων» όπου αναφέρθηκαν οι φωτογραμμετρικές τεχνικές τρισδιάστατης (πολευεικονικής) και διδιάστατής (μονοεικονικής) αποτυπωσης μνημείων ενώ έγινε παρουσίαση των αποτελεσμάτων και των προϊόντων που εξήχθηκαν από τη διπλωματική εργασία της κας. Ελπίδας-Μιχαέλας Καρακάση του Τμήματος Αγρ. και Τοπγράφων Μηχανικών ΑΠΘ με τίτλο «Τρισδιάστατη Αποτύπωση του Ιερ. Ναού Προφήτη Ηλία στον Τύρναβο». Την Τετάστη 19/6 έγινε επίδειξη χρήσης τρισδιάστατου επίγειου σαρωτή laser στον αρχαιολογικό χώρο του Βυζαντινού Κάστρου Βελίκας στο Ν. Λαρίσης, όπου αποτυπώθηκε τρίκλητη Βασιλική του Κάστρου και αργότερα παροσυσιάστηκε στους συμμετέχοντες του εργαστηρίου η επεξεργασία των δεδομένων που προήλθαν από τον επίγειο τρισδιάστατο σαρωτή laser. Οι παρουσιάσεις των διαλέξεων και η εκτενής περίληψη της εργασίας «Τρισδιάστατη Αποτύπωση του Ιερ. Ναού Προφήτη Ηλία στον Τύρναβο» βρίσκονται στο δεσμό. Μπορείτε να δείτε επίσης το βιντεο εικονικής περιήγησης του τρισδιάστατου μοντέλου του νέφους σημείων που προήλθε από τη σάρωση με laser.

Excellence in Photogrammetry for Open Cultural Landscape & Heritage Education

facade_vecad

Image 1. Rectification of a facade image

Photomodeler_scanner

Image 2. Smart points project in Photomodeler Scanner and epipolar points collection on a multi-image project

stone_agisoft

Image 3. Creation of a 3D model of a tube stone anaglyph surface

 

From 3 to 16 June 2013, the first Epoch Erasmus IP concerning the use of low cost photogrammetric software for Cultural Heritage Recording was realized. During the first 3 days a sort theoretical introduction was presented and a review on low cost commercial and freeware software was  given. The students (coming from the Higher Education Institutes of Greece, Romania, Hungary and Slovakia) were able to work on their own projects using demo versions of Agisoft PhotoScan Professional and on 2-weeks limited license version of Photomodeler Scanner (thanks to MP and Associates national reseller of the Photomodeler). Additionally the students were introduced to image rectifications and calibration using VeCAD-Photogrammetry and Calib. You can download the presentation in Adobe pdf format from here.

Calib

It is an application working on Windows (XP, Vista, 7) that calculates calibration parameters of digital cameras. Instructions for the use of the software can be found here.

The compressed file that contains the executable and all files necessary to run the application can be downloaded  from the link.

To function properly the application, the Microsoft Visual C++ 2010 Redistributable Package (x86) should be installed.

VeCAD Photogrammetry

The Intallation file VeCAD-Photogrammetry creates in your Program’s menu a folder containg a shortcut to the CAD application VeCAD, created originally by Oleg Kolbaskin, as it has been modified by Dr. Vassilios Tsioukas, to perform basic photogrammetric processes.

The Document files English and Greek also installed in the Program’s menu include a Step-by-Step guide to perform the photogrammetric processes.

The video tutorial files Perspective and Control present in very short time the photogrammetric rectification of image facades based on Vanishing Points and GCP measurements.

 

Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων