Smartphone-based close-range photogrammetric assessment of spherical objects

Smartphones have widened the possibilities for low-cost close-range image acquisition for three-dimensional (3D) modelling. They allow the rapid acquisition of large amounts of data for a wide range of applications. However, the accuracy of the models and the automation possibilities depend on the image acquisition conditions and application requirements. In this study, the accuracy and reliability of the derived photogrammetric 3D models are evaluated on a spherical set-up for close-range applications (c.30cm). Different numbers of images, network configurations, targets, devices and camera calibration methodologies are tested and evaluated. Results show that for this close-range application high accuracy (02mm) and reliability can be achieved. The number of images did not significantly affect the accuracy but was vital for tie-point detection and image orientation. The use of artificial targets was found to be the key factor in increasing the final accuracy. In contrast, the image calibration strategy and the characteristics of the imaging device did not have a great impact on the results. Resume Les smartphones ont elargi les possibilites d'acquisition d'images rapprochees a moindre cout pour la modelisation 3D. Ils permettent l'acquisition d'une grande quantite de donnees pour une grande variete d'applications. Toutefois, la precision des modeles et les possibilites d'automatisation dependent des conditions d'acquisition des images et des exigences des applications. Dans cette etude, la precision et la fiabilite des modeles photogrammetriques 3D obtenus sont evalues sur une cible spherique dediee aux applications rapprochees (diametre d'environ 30cm). Differents nombres d'images, configurations de canevas, cibles, materiels et methodes d'etalonnage de la camera sont testes et evalues. Les resultats montrent que pour cette application en mode rapproche, une precision de 0,2mm et une grande fiabilite peuvent etre obtenues. Le nombre d'images n'affecte pas la precision de maniere significative mais il est vital pour la detection des points de liaison et pour l'orientation des images. L'utilisation de cibles artificielles s'est avere crucial pour l'amelioration de la precision finale. Au contraire, la strategie d'etalonnage des images et les caracteristiques du capteur n'ont eu que peu d'effet sur les resultats. Zusammenfassung Smartphones haben die Moglichkeiten fur kostengunstige Erfassung von 3D-Modellen im Nahbereich erweitert. Gro ss e Datenmengen konnen in sehr kurzer Zeit fur eine Vielzahl von Anwendungen erfasst werden. Allerdings hangen die Genauigkeit der Modelle und die Moglichkeiten einer Automatisierung sehr stark von den Aufnahmebedingungen und den Anforderungen der Anwendung ab. In diesem Beitrag werden Genauigkeits- und Zuverlassigkeitsaspekte der abgeleiteten 3D-Modelle in einer spharischen Messanordnung fur Nahbereichsanwendungen (c.30cm) evaluiert. Unterschiedliche Bildanzahl, Aufnahmeanordnungen, Zielmarken, Gerate und Kamerakalibrierungsmethoden werden gepruft und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass fur diese Anwendung eine sehr hohe Genauigkeit (02mm) und Zuverlassigkeit erzielt werden kann. Die Zahl der Aufnahmen hat keinen signifikanten Einfluss auf die Genauigkeit, war aber Voraussetzung fur die Detektion von Verknupfungspunkten und die Bildorientierung. Der Einfluss kunstlicher Zielmarken hatte einen entscheidenden Einfluss, um die Genauigkeit des Ergebnisses zu erhohen. Hingegen hatten die Strategie zur Bildkalibrierung und die Eigenschaften des Bildaufnahmesystems keinen gro ss en Einfluss auf die Ergebnisse. Resumen Los telefonos inteligentes han ampliado las posibilidades en la toma de imagenes para modelado tridimensional (3D) de objeto cercano con bajo coste. Estos dispositivos permiten la obtencion de gran cantidad de imagenes que pueden usarse en diferentes aplicaciones. La precision de los modelos y la posibilidad de automatizacion dependen de las condiciones durante la toma de datos y las necesidades de la aplicacion. En este estudio la precision y la fiabilidad de los modelos fotogrametricos 3D se evaluan para una aplicacion de objeto cercano (30cm) sobre una superficie esferica. Se ha evaluado diferente numero de conjuntos de imagenes, la geometria de la red, el dispositivo, la existencia de dianas y la metodologia de calibracion. Los resultados muestran que en esta aplicacion de objeto cercano pueden obtenerse altas precisiones (02mm) y una alta fiabilidad. El numero de imagenes no afecta en gran medida a la precision de los resultados, pero si a la posibilidad de obtener suficientes puntos homologos para la creacion del modelo. El uso de dianas es el factor que mas ha aumentado la precision. Por otro lado, la metodologia de calibracion de la camara apenas ha mejorado la precision de los resultados. ?? ??????????????????? 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