En man håller en kopia av en handske från en medeltida rustning. Siluetten av fotografen och kameran skymtar till höger.
Fotogrammetri pågår. Foto från 3D-workshop på Glimmingehus.Foto: (CC BY)

Utrustning och arbetsgång vid fotogrammetri

Eftersom fotogrammetri är den mest användbara metoden för att snabbt, enkelt och till en rimlig kostnad komma igång med att skapa och publicera egna 3D-modeller, är det enbart denna teknik, och den utrustning denna kräver, som vi övergripande kommer att behandla här.

Grundutrustning

Grundutrustningen för att skapa 3D-modeller med hjälp av fotogrammetri består av digitalkamera, stativ, dator och programvara. Arbetet underlättas av en snurrplatta för att systematiskt kunna ta bildserier med tillräcklig överlappning, samt lampor och någon form av ljustält för att kunna skapa en bra ljussättning.

Kamera och optik

Det är möjligt att skapa acceptabla 3D-modeller med en enkel kompaktkamera eller mobilkamera med en minsta upplösning på 5 megapixlar, men en systemkamera ger ett bättre slutresultat. Ett fast objektiv på 50 mm, eller däromkring, fungerar bäst för föremålsfotografering med systemkamera. Undvik vidvinkel och fisheyeobjektiv, eftersom dess skapar förvrängningar i bilden som sedan programvaran inte kan hantera. Fast optik är att föredra, men även zoomobjektiv kan användas.

Stativ och fjärrutlösare

Ett stativ är en absolut nödvändig del av utrustningen för fotogrammetri. Välj ett tungt och stabilt stativ, som är enkelt att höja och sänka. Använd fjärrutlösare eller kamerans inbyggda självutlösare, med en fördröjning på minst 5 sekunder, för att undvika skakningsoskärpa.

Snurrplatta

Bilderna bör tas med 50-60 procents överlappning, för att hela föremålets yta skall täckas in. Stora föremål och byggnader rör man sig runt med kameran, men för mindre föremål är en snurrplatta ett bra hjälpmedel. Som snurrplatta kan vilken roterande bricka som helst användas. Lämplig rotation mellan fotona är 10 grader.

Ljussättning

För bästa resultat, skall ljuset vara diffuserat, platt och så jämnt som möjligt, så att inte skuggor och kontraster sedan påverkar beräkningen av föremålets struktur. För bästa resultat inomhus – använd ett ljustält och riktiga fotolampor. Att fotografera utomhus en mulen dag fungerar också, om inga andra möjligheter finns.

Fotografering, bildkvalitet och kamerainställningar

  • Välj den högsta upplösning och bildkvalitet som kameran klarar av, även om bilderna senare kommer att komprimeras för visning på webben. Högupplösta bilder underlättar eventuell efterbehandling, och högupplösta originalbilder kan senare även användas i tryck.
  • Om möjligt, fotografera i RAW som sedan sparas som okomprimerad TIFF (stöds av Agisoft Photoscan, med flera programvaror för 3D-rendering).
  • Använd så lågt ISO som möjligt, för att minimera bruset i bilderna. För att få skärpa på hela föremålets yta, använd en liten bländaröppning på mellan f/8 and f/16.
  • Se till att fotografera hela föremålets yta, med 50-60% överlappning mellan fotona, eftersom det som inte syns på fotografierna inte heller kommer att finnas med i den färdiga modellen.
  • För att få ett så pass bra resultat som möjligt är det viktigt att fotografera systematiskt. Föremålet bör fotograferas från flera olika höjdnivåer och inom varje höjdnivå ska föremålet (eller kameran) roteras ca 10 grader mellan varje bild, så att fotografierna täcker in föremålets hela ytstruktur.

Dator

Det är möjligt att skapa 3D-modeller i en enkel kontorsdator, även om processen tar timmar och eventuellt dagar i anspråk. Den bästa datorn för ändamålet har komponenter som motsvarar en kraftfull speldator. Det finns också molntjänster som skapar 3D-modeller av fotografier.

Från foto till 3D-modell

För att skapa en 3D-modell av fotografier, finns en uppsjö av programvaror; både kommersiella och gratis. Ibland används också en kombination av flera program för bearbetning av fotografier samt skapande och bearbetning av 3D-modeller. Oavsett programvara, är arbetsgången i huvudsak densamma. Eftersom programvaran är engelskspråkig, och egentliga svenska översättningar av facktermerna saknas, kommer här de engelska termerna för de olika arbetsmomenten att användas.

Huvudsakligen sker bearbetningen av foton till färdig 3D-modell genom följande fyra moment:

  • Align photos (build sparse point cloud) –  Kamerornas (fotografiernas) positioner identifieras. Alla bilder justeras och anpassas så att gemensamma punkter mellan närliggande bilder identifieras och arrangeras i ett ”sparse point cloud”. Man kan redan i detta stadium rensa bort ovidkommande delar av fotona i form av t.ex. bakgrunder, ställningar och stöd. Antingen används programmets egen funktion för detta, eller så görs denna del av arbetet i förväg i ett annat program, t.ex. Adobe Photoshop.
  • Build dense cloud – de punkter som identifierades i momentet ovan ordnas, förs samman och ges en X,Y och Z-placering i en tredimensionell rymd. Här kan man också rensa bort ovidkommande punkter.
  • Build mesh – I detta steg knyts de olika punkterna ihop till en sammansatt ”mesh” av triangulära former (polygoner). ”Meshen” kan sedan (i de flesta fall) redigeras antingen direkt i det aktuella programmet, eller exporteras till annan programvara för redigering, och sedan importeras tillbaka.
  • Build texture – Slutligen används de tvådimensionella originalbilderna för att skapa en textur, dvs. en fotografisk yta på ”meshen”, och ge den slutliga 3D-modellen dess fotorealistiska ytstruktur

De olika beräkningsmomenten i processen kräver olika resurser från datorn, och tidsåtgången påverkas både av antal bilder, bildinnehåll och bildupplösning, och av kapaciteten hos datorns grafikkort, minne, processor och hårddisk.

Den färdiga modellen kan sedan oftast laddas upp direkt till Sketchfab via programmet. För uppladdning till Wikimedia Commons, måste modellen först sparas i .stl-format, eftersom detta filformat (när detta skrivs i april 2018) är det enda som stöds av Wikimedia Commons..

Praktiska exempel på arbete med fotogrammetri:

Digitalisering i 3D – Kom igång med fotogrammetri (Riksutställningar)

https://youtu.be/3iE86JvnEgU

Fotogrammetri för nybörjare – Erik Lernestål och Fredrik Andersson, Digikult 2017

https://youtu.be/5BqcmDF8B3Q

Livrustkammaren på Digitaliseringsbloggen: http://digitaliseringsbloggen.lsh.se/2017/05/varmotet-2017-om-var-workshop-kring.html#.WpPCGGrOWpq

Livrustkammaren om fotogrammetri, och arbetet med Gustav Vasas hjälm: http://digitaliseringsbloggen.lsh.se/2017/01/fotogrammetri-for-nyborjare.html#.WpPCqmrOWpo

Tre svenska museer experimenterar med fotogrammetri: https://blog.sketchfab.com/three-sweedish-museums-experiments-photogrammetry/