giovedì 29 ottobre 2020

STEP #6 - Il simbolo

Questo simbolo è stato creato da me personalmente.

Il simbolo rappresenta un occhio con al suo interno un oggetto di 3 dimensioni (la piramide), che viene proiettato su dei piani virtuali rappresentati dai 3 occhi interni.

La fotogrammetria si riassume nel scattare diverse fotografie da punti diversi nello spazio che venendo riunite in un ambiente 3D virtuale ricreano l'oggetto nelle sue dimensioni e proporzioni.

L'occhio grande riassume tutti i processi che ci portano alla restituzione dell'oggetto come dato tangibile e forma nelle 3 dimensioni, i 3 occhi interni rappresentano la presa e l'orientamento che costituiscono le prime due fasi della fotogrammetria.

lunedì 26 ottobre 2020

STEP #5 - Il principio fisico

LA FOTOGRAMMETRIA

É l'insieme di tutti i procedimenti analitici, grafici, ottici, meccanici e digitali mediante i quali tramite vari fotogrammi di un oggetto ripresi da punti diversi, é possibile ricostruire un modello dell'oggetto stesso o determinate sue proiezioni.

La determinazione della posizione e forma degli oggetti è fatta attraverso un insieme di procedure capaci di passare dalle immagini fotografiche, che rappresentano delle prospettive, a una sua descrizione metrica; ne deriva che il suo funzionamento deve ricercarsi nel campo della geometria proiettiva.
Geometricamente, infatti la fotografia può assimilarsi con sufficiente approssimazione ad una proiezione centrale, ottenuta proiettando su un piano, da un dato centro di proiezione (o di vista), i punti dell'oggetto. Le intersezioni tra le rette proiettanti del fascio e il piano di proiezione rappresentano i punti-immagine.

Risolvere un problema fotogrammetrico significa relazionare le grandezze dello spazio oggetto da rilevare, con quelle dello spazio immagine della fotografia. Bisogna rapportare le coordinate tridimensionali (X,Y,Z) dei punti dello spazio reale, con quelle bidimensionali (x,y) dell'immagine fotografica.
I due sistemi di coordinate sono legati tra loro dai parametri dell'orientamento, cioè dalle caratteristiche della camera da presa e dalla sua posizione nei due spazi.

Distinguiamo così tre sistemi connessi mutuamente tra loro a due a due dal terzo sistema. Si ottengono tre combinazioni che corrispondono alle tre fasi del processo fotogrammetrico:

  1. Presa, dall'oggetto nello spazio (X,Y,Z) e con una macchina di parametri noti si giunge alla definizione dell'immagine (x,y);
  2. Orientamento, dall'oggetto nello spazio (X,Y,Z) e dall'immagine (x,y) si determinano i parametri dell'orientamento;
  3. Restituzione,dall'immagine (x,y) e dai parametri dell'orientamento si ricavano le coordinate spaziali dell'oggetto (X,Y,Z).
Fonti:

STEP #3 - Un glossario B

Le 3 principali tipologie di restituizione:

- Restituizione analogica:
Lo stereogramma, ottenuto da tecniche fotografiche analogiche (fotografia chimica), viene montato su uno stereorestitutore, che tramite meccanismi di tipo ottico e meccanico, effettua le operazioni di orientamento relativo, di visualizzazione e misurazione del modello. I movimenti della marca mobile sono trasmessi ad un sistema meccanico tracciante che restituisce la rappresentazione grafica del modello.

- Restituizione analitica
E' analogo al caso analogico con l'aggiunta di una unità di elaborazione che, attraverso relazioni geometriche, permette la determinazione delle coordinate tridimensionali del modello partendo da quelle bidimensionali della coppia di immagini. Le coordinate potranno essere utilizzate per la rappresentazione vettoriale e per la misurazione dell'oggetto.
 
- Restituizione digitale:  
Tutte le fasi fotogrammetriche sono effettuate in ambiente digitale tramite immagini acquisite con fotocamera digitale o scanner (immagini raster). Visualizzando in rilievo il modello e ripercorrendolo con la solita marca mobile, mediante software che tengono conto delle relazioni proiettive che legano le due immagini digitali si ricavano le coordinate tridimensionali e congiuntamente una rappresentazione vettoriale.

 

Fonti:
- https://www.unirc.it/documentazione/materiale_didattico/598_2008_71_2237.pdf
- https://it.wikiversity.org/wiki/Marca_mobile

STEP #4 - La scienza

Il fotodiottra e il rilievo del territorio   

La fotogrammetria è un metodo di rilevamento planimetrico e altimetrico del terreno, che impiega determinate vedute fotografiche del terreno stesso. Si parla di fotografia terrestre e di fotografia aerea (o aerofotogrammetria) a seconda che la camera fotografica sia posta in stazione sul terreno oppure sia montata su un aeromobile.

La fotogrammetria è molto legata alla storia della geometria descrittiva, che ne ha determinato i principi teorici, e naturalmente all'ottica e alla fotografia
L'immagine fotografica, infatti, è assimilabile al concetto di prospettiva centrale. 
La tecnica della fotogrammetria, quindi, ha sfruttato le conoscenze di queste due discipline sintetizzandole in una tecnica che ci permette l'analisi del territorio.

Le basi per la nascita della futura fotogrammetria, dunque, furono gettate con la scoperta della prospettiva e delle sue leggi per legare la posizione spaziale di un punto alla sua posizione in un'immagine: nel 1759Johann Heinrich Lambert, nella sua opera Perspectiva liber, definì le leggi matematiche su cui si basa la fotogrammetria, ma bisogna aspettare I primi tentativi di rilevamento fotografico eseguiti nel 1855 da Ignazio Porro e nel 1878 da Pio Paganini e poi il 1883 per avere il primo studio sulle relazioni tra geometria proiettiva e fotogrammetria.

  Johann Heinrich Lambert

La tendenza attuale sta portando all'abbandono dei tipi analogici e analitici per orientarsi verso le tecniche digitali. Queste ultime comportano, oltre che ad una riduzione di attrezzature specialistiche, anche una maggiore automazione delle procedure, con una diminuzione dei tempi e una riduzione dei costi.
La precisione di ogni metodo sarà legata ovviamente agli strumenti, ma in prima istanza alla capacità dell'operatore a stimare, attraverso la visione stereoscopica, la posizione dei punti di interesse attraverso l'indice della marca mobile.  


"Lo strumento costruito nel 1933 dal nostro tenente si posiziona in un momento storico in cui ci doveva essere una grande richiesta di cartografia, di semplificazione delle metodologie per i rilievi topografici e sicuramente di sviluppo di strumentazioni. Avevano anche dovuto battagliare per dimostrare che aveva la stessa validità del rilevamento topografico in campo... 
Vedo un po' una similitudine fra quel periodo, in cui lo sviluppo dell'aviazione ha aperto nuove strade per tutta una serie di riprese aeree e possibilità, e la disponibilità dei droni usati per telerilevamento (o, in senso più ampio, i nuovi set di dati raccolti dalle varie missioni dei satelliti Sentinel e programma Copernicus ecc ecc) di oggi.
Ci doveva essere un grande fermento!"
 
Estella B. , dipendente ARPA Piemonte

 

Fonti:

Ringraziamenti:
Ringrazio Estella B. per la sua partecipazione nella mia ricerca e per tutti i dati forniti.

domenica 25 ottobre 2020

STEP #3 - Un glossario

L'operazione di restituzione, ovvero della rappresentazione grafica o numerica dell'oggetto, può essere condotta in vari modi in dipendenza della strumentazione utilizzata (solitamente stereorestitutori), ma sostanzialmente si seguono gli stessi procedimenti per tutti gli strumenti usabili.
 

Orientamento: L'operazione di orientamento consiste nel ricostruire il luogo delle intersezioni tra le infinite coppie di raggi ottici omologhi dei due fasci in questione, ovvero ricostruire un modello ottico simile al nostro oggetto.
Per ricreare un modello nello spazio sono necessarie due immagini diverse, prese da punti diversi e disposte tra di loro nella stessa posizione di presa.

Stereofotogramma: In topografia, coppia di fotogrammi di una medesima zona di terreno, presi da due centri di vista diversi e impiegati per un rilievo stereofotogrammetrico, possono essere di 4 tipi diversi:

-Normale: quando i piani di presa dei due fotogrammi sono contenuti in un medesimo piano verticale e i centri di vista sono alla stessa quota

-Obliquo: se i piani di presa giacciono in due piani verticali distinti ma paralleli

-Convergente: se giacciono in piani verticali distinti e non paralleli

-Nadirale: di impiego normale in fotogrammetria aerea, ottenuto mantenendo pressoché verticale l’asse ottico della camera da presa.

 
Modello stereoscopico: Il modello (modello ottico o stereoscopico) è ottenuto con la parte comune dei due fotogrammi della coppia stereoscopica


 
 
Marca mobile:   
La marca mobile è un immagine unica che viene visualizzata quando vengono uniti due fotogrammi tramite dei riferimenti comuni, che coincidono con punti corrispondenti, nella osservazione stereoscopica, così il
cervello riceve di essi una sola immagine, detta appunto "marca mobile", che potrà spostarsi:
  • Nella direzione parallela alla base di ripresa, muovendo in sincronia, i riferimenti lungo l'asse delle ascisse del sistema cartesiano fissato sul fotogramma 1 ;
  • Nella direzione degli assi ottici delle camere, variando la distanza reciproca degli stessi riferimenti 2 ;
  • Nella direzione ortogonale alle precedenti, spostando i riferimenti nella direzione dell'asse delle ordinate del sistema cartesiano dei fotogrammi 3.
 
Schema di spostamenti dei 3 descritti sopra e funzionamento della marca mobile:
 
Spazio tridimensionale virtuale: Luogo dove la marca mobile, composta da due marche che si muovono indipendentemente l'una dalla l'altra, darà la sensazione di vedere questo indice spostarsi in tutte le direzioni spaziali.
 
 
 
Fonti:

lunedì 19 ottobre 2020

STEP #2 - L'immagine

Fotodiottra "Silvestro", Dal museo strumenti dell'istituto geografico militare, 1933

Bibliografia: Suppl Cat Strumenti IGM 1941 pag 106

 

Restitutore analogico Wild A40, Wild Herbruug, 1954

Bibliografia: Strumenti dell'università di Bari, Antonio Daddabbo, 2005

Fonti: 

STEP #1 - Il nome

La definizione:  
Il fotodiottra è uno strumento ottico che funge da restitutore di fotogrammetria terrestre secondo il metodo Paganini sostituendo i settori e gli squadri grafici di Paganini usati in precedenza con un'immagine. 

I fotogrammi impiegati nella realizzazione delle immagini sono restituiti su una pellicola fotografica, munita di riferimenti per l’individuazione degli assi x e y nel quadro.

Il fotodiottra è un restitutore di fotogrammetria, ossia uno speciale stereoscopio utilizzato nell'osservazione di fotogrammi stereometrici.

In altre lingue: 
Fotodiottra,  Photodiopter, Photodioptrique, Fotodioptría, фотодиоптрия,  屈光度照片, dioptrie foto
 
L'etimologia:
Il termine fotodiottra deriva da due parole, foto e diottra. 
Foto significa luce o indica una relazione con essa, in questo caso la fotografia tramite un ottica. 
Diottra, dal greco διόπτρα, composto da διά, "attraverso" e da ὀπ- , "osservo", è uno strumento ottico utilizzato in geodesia e nei dispositivi di mira di armi e macchine fotografiche.
 
 
Fonti: