اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتحليل فعالية نظم المسح التصويري التجارية منخفضة الكلفة في النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية
Analyzing the Effectiveness of Commercial Low-Cost Photogrammetry Systems in the 3D Modeling of Historical Monuments
1320
0 2
0.0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
خلال السنوات القليلة الماضية، حصلت تطورات في مجال النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية باستخدام المساحة التصويرية. إحدى هذه التطورات هو انتشار النمذجة باستخدام برامج المسح التصويري القائمة على طريقة "الحصول على البنية من الحركة" Structure from Motion (SfM) التجارية منخفضة التكاليف مثل البرنامج Agisoft Metashape وذاك في العديد من التطبيقات. يوفر هذا النوع من البرامج لعالم النمذجة ثلاثية الأبعاد للتراث الثقافي أداةً فعالة من أجل التوثيق والاظهار. يعرض هذا البحث منهجيةً لتقييم فعالية مجموعة من نظم المسح التصويري SfM التجارية وذلك عند تطبيقها في النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية. المنشأ الذي طبقت عليه هذه النظم هو الواجهة الرئيسية لبرج صافيتا وهو منشأ أثري يرجع للقرون الوسطى ويقع في الشمال الغربي من سوريا. تتكوّن هذه النظم من آلة التصوير الرقمية Nikon Coolpix P100 10 MP ومن البرامج SfM التجارية منخفضة الكلفةAgisoft Metashap ، وZephyr Aerial وPix4D Mapper. تمت مقارنة غمامات النقاط المقتطعة لهذه الواجهة باستخدام هذه النظم مع غمامة نقاط كثيفة تم الحصول عليها باستخدام ماسح ليزري، وبرهنت هذه المقارنة أن المساحة التصويرية SfM منخفضة التكاليف تؤمن النمذجة الدقيقة للمنشآت الآثرية.
During the past few years, new developments have occurred in the field of 3D photogrammetric modeling of historical monuments. One of these developments is the expansion of 3D photogrammetric modeling cost-effective licensed software, such as Agisoft Metashape, into the practical and affordable world. This type of SfM (Structure from Motion) software offers the world of 3D modelling of cultural heritage a powerful tool for documentation and visualization. This paper presents a methodology for evaluating the effectiveness of a range of commercial SfM photogrammetry systems when applied in the 3D modeling of historical monuments. The monument to which these systems were applied is the principal façade of Safita Tower, a medieval structure in Safita, north-western Syria.. The applied photogrammetric systems consist of the Nikon Coolpix P100 10 MP digital camera, the commercial software Agisoft Metashape, 3DF Zephyr Aerial and Pix4D Mapper. The resulted 3D point clouds were compared with an available dense point cloud acquired by a laser scanner. This comparison proved that the low-cost SfM photogrammetry is an accurate methodology to 3D modeling historical monuments.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة فعالية نظم المسح التصويري التجارية منخفضة الكلفة في النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية، مع التركيز على تطبيقها على الواجهة الرئيسية لبرج صافيتا الأثري في سوريا. استخدمت الدراسة مجموعة من البرامج التجارية مثل Agisoft Metashape و3DF Zephyr Aerial وPix4D Mapper، وقارنت نتائجها مع نتائج مسح ليزري دقيق. أظهرت النتائج أن النمذجة باستخدام هذه البرامج توفر دقة مقبولة وتعتبر بديلاً منخفض التكلفة للمسح الليزري، مما يجعلها أداة فعالة في توثيق التراث الثقافي. كما تم تقييم الدقة الهندسية والقدرة التعبيرية لهذه البرامج من خلال مقارنة غمامات النقاط الناتجة عنها مع غمامة نقاط ليزرية مرجعية.
قراءة نقدية
تُعد هذه الدراسة خطوة مهمة في تقييم فعالية نظم المسح التصويري التجارية منخفضة الكلفة، ولكن من المهم الإشارة إلى بعض النقاط التي قد تحتاج إلى مزيد من البحث. أولاً، لم يتم توضيح الخوارزميات المستخدمة في البرامج التجارية بشكل كافٍ، مما يجعل من الصعب على الباحثين الآخرين تكرار التجربة بنفس الدقة. ثانياً، على الرغم من أن النتائج أظهرت دقة مقبولة، إلا أن الدراسة لم تتناول بشكل كافٍ تأثير الظروف البيئية مثل الإضاءة والطقس على دقة النتائج. أخيراً، يمكن أن تكون هناك حاجة لمزيد من التجارب على منشآت أثرية مختلفة لتأكيد تعميم النتائج.
أسئلة حول البحث
-
ما هي البرامج التجارية التي تم اختبارها في الدراسة؟
تم اختبار برامج Agisoft Metashape و3DF Zephyr Aerial وPix4D Mapper في الدراسة.
-
ما هو الهدف الرئيسي من هذه الدراسة؟
الهدف الرئيسي هو تقييم فعالية نظم المسح التصويري التجارية منخفضة الكلفة في النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟
أظهرت النتائج أن النمذجة باستخدام البرامج التجارية توفر دقة مقبولة وتعتبر بديلاً منخفض التكلفة للمسح الليزري، مما يجعلها أداة فعالة في توثيق التراث الثقافي.
-
ما هي التوصيات التي قدمتها الدراسة؟
أوصت الدراسة بتعميق دراسة معاملات المعالجة في البرامج التجارية والوصول إلى توضيح دقيق لها، واستخدام هذه البرامج كبديل للمسح الليزري الأرضي نظراً لفعاليتها وسهولة التعامل معها وانخفاض تكلفتها.
المراجع المستخدمة
427948Sciences, Volume XL-5/W2, 2013, XXIV International CIPA Symposium, 2 –6 September 2013, Strasbourg, France.
AL KHALIL, O., GRUSSENMEYER, P. 2D & 3D reconstruction workflows from archive images, case study of damaged monuments in Bosra al-sham city (Syria). The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-2/W15, 2019. 27th CIPA International Symposium “Documenting the past for a better future”, 1–5 September 2019, Ávila, Spain.
ROSSI, A.J.,RHODY, H., SALVAGGIO, C.,WALVOORD, D.J. Abstracted workflow framework with a structure from motion application. InImage Processing Workshop (WNYIPW), 2012 Western New York (pp. 9-12). IEEE
MURILLO, A.C., GUERRERO, J.J., SAGUES, C. Surf features for efficient robot localization with omnidirectional images. In Proceedings 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2007,pp. 3901-3907. IEEE
قيم البحث
اقرأ أيضاً
إن الهدف الرئيسي لهذا البحث هو استكشاف إمكانيات آلات تصوير الفيديو منخفضة التكاليف في حل مسألة النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية الضخمة. و كما نعلم, فإن اقتطاع الصور اللازمة لأي مشروع مسح تصويري هو مسألة جوهرية. لأن كلفة المشروع و المدة الزمنية
اللازمة لإنهائه تعتمدان على طريقة اقتطاع هذه الصور. و عادةً ما يتم التقاط هذه الصور واحدةً فواحدة بحيث تظهر كل نقطة من نقاط العنصر المصور على صورتين على الأقل. هذه العملية تستغرق الكثير من الوقت و خاصةً في المشاريع التي تهدف إلى نمذجة المشاهد المتسعة. من ناحية أخرى, نعلم أن تسجيل الفيديو هو عملية بسيطة نسبياً و تستغرق وقتاً أقل من ذلك المطلوب لالتقاط الصور بالطريقة التقليدية. و منه, سيكون من المفيد اقتراح منهجية للاستفادة من تسجيلات الفيديو كمصدر للصور اللازمة لتوليد النماذج ثلاثية الأبعاد.
في هذه الدراسة سنختبر إمكانيات آلتي تصوير فيديو, واحدة تجارية مستقلة و أخرى مرفقة مع هاتف نقّال و ذلك من أجل اقتطاع الصور اللازمة لنمذجة عناصر ضخمة نسبياً. من الملاحظ أن دقة التمييز الهندسية للقطات المقطتعة من تسجيلات الفيديو باستخدام الهواتف النقالة أو التجارية المستقلة (مقارنةً بآلات الفيديو الاحترافية) هي أقل بكثير من دقة التمييز الخاصة بالتقاط الصور العادية. و بالتالي, فإن النماذج ثلاثية الأبعاد الناتجة من هذه القطات ستكون جيدة من أجل التطبيقات التي لا تتطلب دقةً عالية.
تعد النماذج ثلاثية الأبعاد للمواقع و المنشآت الأثرية ذات أهمية كبيرة في مجال علم الآثار و في مجال السياحة الرقمية, فهذه النماذج تساعد المختصين في علم الآثار على توثيق الموقع الأثري و تحليل العلاقات بين مكوناته. كما تعد عامل جذب سياحي يمكّن السياح من
زيارة المواقع الأثرية و الاطلاع على التراث الثقافي عن بعد بشكل افتراضي.
تهدف هذه الدراسة لاقتراح منهجية لاستخدام بعض إمكانيات نظم التصميم بمعونة الحاسب و نظم المعلومات الجغرافية في بناء قاعدة بيانات مكانية و دلالية للمواقع الأثرية و نمذجتها بالأبعاد الثلاثة. يمكن لمستخدمي هذه القاعدة الحصول على كل المعلومات التي تخص مكونات الموقع الأثري و الإبحار فيه بفضل توفر إمكانية توليد الحركيات Animations في نظم المعلومات الجغرافية. سيتم تطبيق هذه المنهجية على موقع رأس شمرا الأثري الواقع في محافظة اللاذقية. و هنا تم الحصول على البيانات المكانية الخاصة بالموقع من مخطط رفع طبوغرافي منجز في العام 2004 و إدخالها في بيئة نظم المعلومات الجغرافية بعد معالجتها. ثم سيتم استخدام إمكانيات برنامج نظم المعلومات الجغرافية ArcGIS من أجل إنجاز نظام المعلومات الآثاري للموقع و نمذجته مع القصر الملكي بالأبعاد الثلاثة.
عرِضت في هذا البحث نتائج الأسلوب متعدد الصور من خلال تطبيق عملي يتضمن بناء نموذج ثلاثي الأبعاد لواجهة أثرية في حصن سليمان في منطقة صافيتا. استخدمنا صوراً رقمية تم الحصول عليها باستخدام آلة تصوير رقمية نوع Kodak 8MP و هي آلة تصوير رقمية ذات ذات دقة تم
ييز Resolution مناسبة لأعمال التوثيق الدقيق. و لإنجاز النمذجة، استُعين ببرامج مستخدمة على نطاق واسع من قبل المهتمين بالتوثيق الصوري ثلاثي الأبعاد للمنشآت الأثرية.
تعتبر البيانات ثلاثية الأبعاد المقتطعة من الصور التجسيمية المدخل الأساسي في النمذجة الرقمية و إنشاء قواعد بيانات نظم المعلومات الجغرافية. يتم الحصول على هذا النوع من البيانات باستخدام برامج احترافية صعبة الاستخدام لغير المختصين. هذا, و تعتبر خطوة توج
يه الصور أساسيةً في هذه المعالجة.
نقترح في هذا البحث استخدام برامج المسح التصويري المجانية المتاحة على شبكة الإنترنيت لإنجاز خطوة التوجيهين الداخلي و الخارجي للصور, و لكن قبل القيام بذلك يجب تقييمها. في هذا البحث قمنا باستخدام برنامج تعليمي مجاني مطور من قبل جهة أكاديمية متخصصة في المسح التصويري. تم تطبيق البرنامج لحساب معاملات توجيه مزدوج تجسيمي من الصور الجوية لمنطقة حضرية. تم بعد ذلك تقييم النتائج من خلال مقارنتها مع النتائج التي حصلنا عليها باستخدام برنامج احترافي. تم لاحقاً القيام بمجموعة من التحليلات المجسّمة بالاستعانة بنتائج البرنامج التعليمي. هذه النتائج تم تقييمها أيضاً باستخدام برنامج احترافي.
إن إنتاج النماذج ثلاثية الأبعاد للمناطق الحضرية انطلاقاً من الصور الجوية يعتبر ذا منفعة كبيرة للشركات والمكاتب الهندسية الصغيرة. والمشكلة الأساسة هي الكلفة الباهظة لمحطات عمل المساحة التصويرية الرقمية التجسيمية Digital Photogrammetry WorkStations (DP
WS) التي تستخدم حالياً لإنتاج هذا النوع من النماذج، بالإضافة إلى الخبرة الجيدة المطلوبة للعمل مع هذه المحطات. في هذه الدراسة، نقترح حلاً بديلاً لإنتاج النماذج ثلاثية الأبعاد للمناطق الحضرية باستخدام مزدوج تجسيمي Stereoscopic pair من الصور الجوية، برنامج للمساحة التصويرية القريبة وتطبيقات النمذجة ثلاثية الأبعاد المتوافرة في بعض برمجيات نظم المعلومات الجغرافية (GIS). تتميز برامح المساحة التصويرية القريبة بسهولة الاستعمال والكلفة القليلة مقارنةً بالـ DPWS وسنستخدمها في دراستنا للحصول على ارتفاعات العناصر في المنطقة المدروسة. أما نظم المعلومات الجغرافية فإنها ستستخدم لإنتاج الخارطة ثنائية الأبعاد انطلاقاً من الصور الجوية. هذه الخارطة, ستستخدم لاحقاً مع بيانات ارتفاعات العناصر من أجل توليد النموذج ثلاثي الأبعاد للمنطقة المدروسة.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
