quarta-feira, 8 de julho de 2015

Geração 3D foto-realista pelo Google Earth



 Basílica de Santa Maria a Maior (PonteVedra)

Google Earth já possui geração 3D foto-realista dos edifícios e massa arbórea em certas partes do planeta (incluindo qualquer coisa que se levante do chão) gerado como pontos de levantamento 3d 

Parece ser que para as nuvens de pontos das "cidades 3d" Google optou principalmente por uma fonte homogénea: Estereofotogrametria aérea a traves de câmaras em assas de aviões com varias passadas em varias direções com tomas de fotografia a 45º

conceitos básicos:

Fotogrametria
"A Fotogrametria (derivada do grego: luz, descrição e medidas) é definida como a ciência aplicada, a técnica e a arte de extrair de fotografias métricas, a forma, as dimensões e a posição dos objetos nelas contidos.
Nos últimos anos a fotogrametria aérea, notadamente a de satélites em órbita, alterou substancialmente técnicas como a Cartografia e a interpretação aerofotométrica."

Restituição estereofotogramétrica
"Restituição, no contexto da estereoscopia, diz-se do acto de compilar informação a partir de um modelo estereoscópico. Hoje em dia consiste em vectorizar para um ambiente CAD pontos, linhas e polígonos tridimensionais representativos do que se vê no referido modelo estereoscópico. O significado de cada um desses pontos, linhas e polígonos tridimensionais vectorizados pode ser conhecido por estarem ligados a uma base de dados alfa-numérica (tecnologia SIG) ou por simbolização (através de caracterização gráfica) a partir de uma legenda."

Estereofotogrametria
"uma técnica mais sofisticada da Fotogrametria, que envolve coordenadas estimadas de pontos de um objeto tridimensional. Estes pontos são determinados por medidas feitas em duas ou mais fotografias tiradas em diferentes posições (ver estereoscopia). Dois pontos são identificados em cada imagem. Uma linha de visão (ou raio) pode ser construída do local onde está a câmera até o ponto do objeto. Esta é a interseção desses raios (triangulação) que determina a localização tridimensional do ponto. Mais algoritmos sofisticados podem explorar outras informações sobre a cena que é conhecida à priori, por exemplo, simetrias, que em alguns casos permitem reconstruções de coordenadas 3D a partir de apenas uma posição da câmera.”
“A empresa Google estará usando tal tecnologia em seu próximo Google Earth, onde trará cidades totalmente reconstruídas em 3D."

Renderização de cenas 3D fotorrealistas
"O Google também está melhorando a forma com que seus gráficos 3D são exibidos graças a uma tecnologia de voo nas alturas. Ela usa câmeras montadas nas asas de aviões que tiram fotos em um ângulo de 45º diretamente de cima, de múltiplas direções. Essas imagens são reconstruídas em um processo chamado estereofotogrametria para criar malhas que permitem a renderização de cenas 3D fotorrealistas."

exemplos sobre Fotogrametria:

uavgeo

InfoPortugalSA

boletim do instituto geográfico do exército (Lisboa)
Planeamento de Pontos Fotográmetricos no Google Earth

imasgal

O sistema admitiria varias fontes de imagens (que pudera ser desde imagens estereoscópicas, aéreas, e mesmo do Street View ou mesmo qualquer método de escaner in situ incluindo drones assistidos por gps) aportando  as texturas aos volumes, de grande realismo até uma certa distancia na observação.
Parece ser que principalmente optaram pela  Estereofotogrametria aérea como já dissera 
 [a geração a traves dos seus programas não sei que nível de pré-programação tem com relação ao passo do banco de dados à renderização, suponho que pelo menos houve que indicar distintas plantas de levantamento e fazer correcções]

Isto acontece  no décimo aniversario do programa Google Earth, que para o celebrar inclui novas ferramentas (se estiverem conectados a Internet e tiverem  instalado o programa Google Earth é seguro que já se actualizou), entre elas uma série de capas chamada Voyager que inclui indicações de “cidades 3d” por todo o planeta geralmente com este sistema de geração 3d (normalmente ficam incluídos em 3d a topografia entre cidades também)


Google Earth faz 10 anos hoje com duas novas ferramentas

Google Earth comemora seu décimo aniversário com uma série de novidades

Google Earth turns 10 today

Em ocasiões junto ao sistema de geração se mantém edifícios 3D previamente feitos por utentes do programa, desde estudos de Design ou Arquitectura, estudantes ou até qualquer com conhecimentos básicos, estes outros edifícios se podem distinguir por detalhes planos sobressalentes em fachada, já que a “geração” soe ser uma envolvente de pontos ainda que à hora de carregar a informação no visor tanto uns como outros começa por uma envolvente de pontos já assimilado a triângulos e a textura em crescimento de dados, estes edifícios desenhados admitem maior aproximação sem tanta deformação.

 PonteVedra

 PonteVedra as 6 da manhã 


Compostela
A maioria dos edifícios na vista são “gerados”


A catedral fora desenhada para o Google Earth, penso que por um estudo da Corunha, agora mantiveram os modelos 3D deles mas lhe mudaram as texturas (suponho que projectaram encima as texturas da mesma fonte que a dos edifícios “gerados”) também se perde a indicação de quem fez o modelo 3d.


Berlim gerado automaticamente
O programa levanta qualquer coisa que há no chão neste caso os vagões de tranvia que servem de restaurante e mesmo os carros, a certa distancia parece realista, mas ao acercar-se não passa de uns vultos que emergem do solo, há ocasiões na que faltará o levantamento dos pontos do carro e este parecerá desenhado no piso. 

 exemplo de carro pintado no piso

 equipamentos e viaturas numa parcela do polígono industrial do Porrinho


Ilha de Arousa
Exemplo de como ficam os elementos “paisagísticos”. As arvores ao estar geradas por levantamento de nuvens de pontos ficam sem o tronco e se estão juntos conformaram um “muro”


Boiro desde a margem da Ria
Edifícios gerados “automaticamente”

-----------------------------


E agora começo a comparar alguns edifício “gerado” com meus projectos 3d do próprio edifício a partir dos seus planos arquitectónicos (geralmente em fase de projecto)

Neste Caso:

Vivenda Unifamiliar em Salvador de Budinho, O Porrinho


-----------------------------



 Vivendas em Tarragona 
Dependendo da quantidade de dados disponíveis ou recebidos será mais realista ou menos, cá já me aproximei demasiado

Cami Mont Sant Pere




Comparando com um modelo 3D que simplificara para o Google Earth e sem texturas “reais”.
O meu modelo esta deslocado pois na altura de quando o fiz a imagem de satélite também estava deslocada vários metros pela sua pouca resolução. Quanto mais passa o tempo a resolução cresce no Google Earth, suponho que é por isso que agora se decidiram pela “geração” 3D ao dispor suficiente precisão de dados.

-----------------------------


Vivenda em Vilaza
Máxima aproximação sem “distorção”

Vivenda em Vilaza




Vivenda em Vilaza
Este é o modelo que adaptei do meu modelado 3D simplificando-o para o Gogle Earth...


... e assim é a geração 3d no Google Earth da vivenda construída e em grande aproximação (evidentemente demasiada aproximação dada a quantidade de informação oferecida)

-----------------------------


Prédio na Póvoa do Caraminhal
E por último como curiosidade o caso de um projecto ainda sem construir.
Cá só se conservaria os edifícios de acompanhamento à esquerda mas o de maior altura nem coincide com um outro projecto para o lugar com que fizera o acompanhamento

Prédio na Póvoa do Caraminhal