Tateo’s Interdisciplinary Lifelong Learning Project
T I L L L
LEARNING - SHARING - NETWORKING
Learning, knowledge sharing and Communities engagement about:
Artificial Intelligence, Extended / Augmented / Virtual / Mixed Reality (XR/AR/VR/MR), Automation, Electronics, Computer Science and Information Technology, Mobile Technologies, Problem Solving & Innovation, Readings, Social Media, Simulation, Computer Vision, Work and Soft Skills, Railway.
by Tateo Giovanni Battista
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LEARNING
ARTIFICIAL VISION
Two-dimensional and Three-dimensional (2D/3D) Imaging.
Generazione di immagini bi-dimensionali e tri-dimensionali.
Hashtag keywords: #ArtificialVision #ComputerVision #Imaging #ImageAcquisition #TILLL #TateoBlog Summary. Review of the main techniques for the acquisition of two-dimensional and three-dimensional images. Fundamentals of Photogrammetry and Geomatics, of the time-of-flight technique (ToF), of the technique based on laser scanning and triangulation, of the technique based on structured light grids.
Rassegna delle principali tecniche per l'acquisizione di immagini bi-dimensionali e tri-dimensionali. Fondamenti di Fotogrammetria e Geomatica, della tecnica del tempo di volo (ToF), della tecnica basata sul laser scanning e triangolazione, della tecnica basata sulle griglie di luce strutturata.
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§1. 2D/3D imaging techniques.
Le tecniche di acquisizione delle immagini 2D/3D.
2D/3D acquisition techniques provide information on the position and size of objects. In fact, the images acquired by the sensors in the visible field provide information on the aspect but are "flat", ie they do not provide information on the distance at which the objects are.
In human vision this problem is solved with the interaction between the two eyes through the technique of stereoscopy. This principle is the basis of one of the 3d techniques of computer vision. There are other techniques such as laser ranging, grid-based, time-of-flight, and photogrammetry.
Le tecniche di acquisizione 2D/3D forniscono informazioni sulla posizione e sulle dimensioni degli oggetti. Infatti le immagini acquisite dai sensori nel campo del visibile forniscono informazioni sull'aspetto ma sono “piatte”, ossia non forniscono informazioni sulla distanza a cui gli oggetti sono.
Nella visione umana questo problema è risolto con l'interazione tra i due occhi attraverso la tecnica della stereoscopia. Questo principio è alla base di una delle tecniche 3d della visione artificiale. Esistono altre tecniche come per esempio il laser ranging, le grid-based, il tempo di volo, e la fotogrammetria.
The best known 2D/3D acquisition techniques are the following
- Stereoscopy.
- Time of Flight.
- Laser scanner based on triangulation principle.
- 3D Imaging based on structured (Grid) light.
Le tecniche di acquisizione 2D/3D più note sono le seguenti
- Stereoscopia.
- Tempo di Volo.
- Laser scanner based on triangulation principle.
- 3D Imaging based on structured (Grid) light.
Hashtag keywords: #imageAcquisition #Stereoscopy #ComputerVision #3Dimaging #TimeOfFlight #ToF #laserScanning
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§2. Geomatics.
La Geomatica.
Geomatics is the discipline that deals with acquiring, modeling, interpreting, processing, archiving and disseminating georeferenced information, or information characterized by a position in a chosen reference system.
Simple examples of georeferenced information are the position of one's place of residence, the (variable) position of a vehicle, the morphology of a portion of the territory (depending on the position I know, for example, the altitude above sea level).
Among the various techniques that pertain to geomatics there is digital photogrammetry, laser scanning techniques from the ground and from aircraft, remote sensing from aircraft and satellite.
Geomatica. La geomatica è la disciplina che si occupa di acquisire, modellizzare, interpretare, elaborare, archiviare e divulgare informazioni georeferenziate, ovvero informazioni caratterizzate da una posizione in un prescelto sistema di riferimento.
Esempi semplici di informazioni georeferenziate sono la posizione del proprio luogo di residenza, la posizione (variabile) di un veicolo, la morfologia di una porzione di territorio (in funzione della posizione conosco, ad esempio, l'altitudine sul livello del mare).
Tra le varie tecniche che afferiscono alla geomatica ci sta la fotogrammetria digitale, le tecniche di scansione laser da terra e da velivolo, il telerilevamento da aereo e da satellite.
Among the main geomatic disciplines we can mention topography, photogrammetry and cartography
Tra le principali discipline geomatiche possiamo citare la topografia, la fotogrammetria e la cartografia
Hashtag keywords. #3dImaging #photogrammetry #stereoscopy #geomatics
Resources and Insights.
1. Stereoscopy -- Wikipedia (link) 2. Photogrammetry -- Wikipedia (link) 3. Geomatics -- Wikipedia (link)
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§2. Photogrammetry.
La Fotogrammetria.
Photogrammetry is a technique that allows you to acquire metric data of an object, i.e. its shape and position, through the acquisition and analysis of a pair of frames, called stereometric. These frames are nothing more than a couple of photographs of the object and obtained with a particular stereoscopic camera. One of the most common applications of this technique are in cartography, topography and architecture.
.La Fotogrammetria è una tecnica che permette di acquisire dei dati metrici di un oggetto, ossia la sua forma e la sua posizione, tramite l'acquisizione e l'analisi di una coppia di fotogrammi, detti stereometrici. Tali fotogrammi altro non sono che una coppia di fotografie dell'oggetto ed ottenute con una particolare fotocamera stereoscopica. Una delle applicazioni più comuni di questa tecnica sono in cartografia, in topografia ed in architettura.
Photogrammetry, yesterday and today. Among all the geomatic disciplines, photogrammetry is the one that is recently undergoing a strong transformation, which from an auxiliary means for cartographic production, as it was born about a century and a half ago, has now become a multifaceted technique that cannot be renounced both in land surveying. than that of cultural heritage. There are less common but equally interesting applications of photogrammetry ranging from medicine to ballistics
Fotogrammetria, ieri ed oggi. Tra tutte le discipline geomatiche, la fotogrammetria è quella che recentemente sta subendo una forte trasformazione, che da mezzo ausiliario per la produzione cartografica, così come era nata circa un secolo e mezzo fa, è ora diventata una tecnica multiforme irrinunciabile sia nel rilevamento del terreno che di quello dei beni culturali. Esistono applicazioni meno comuni ma altrettanto interessanti della fotogrammetria che vanno dalla medicina alla balistica
Photogrammetry in medicine. The photogrammetric technique is particularly appreciated as a non-invasive technique in medical offices where radiation cannot be used for 3D modeling. Photogrammetry is suitable for satisfying clinical needs for different specialties of medicine. By means of very high resolution digital sensors and digital photogrammetry software it is possible to obtain digital reconstructions that can boast an accuracy of the order of a tenth of a millimeter. These systems are a precious aid to the physician to monitor the anthropometric characteristics and to verify their evolution over time, for example during a therapy. Examples of use are the applications of plastic surgery, aesthetic medicine, maxillofacial surgery, dentistry and orthodontics.
Fotogrammetria in medicina. La tecnica fotogrammetrica è particolarmente apprezzata come tecnica non invasiva negli studi medici in cui non si può fare uso di radiazioni per la modellazione 3D. La fotogrammetria si presta a soddisfare esigenze cliniche per diverse specialità della medicina. Per mezzo di sensori digitali ad altissima risoluzione, e software di fotogrammetria digitale si riescono ad ottenere ricostruzioni digitali che possono vantare accuratezze dell'ordine del decimo di millimetro. Questi sistemi sono un prezioso ausilio al medico per monitorare le caratteristiche antropometriche e per verificare la loro evoluzione nel tempo, per esempio durante una terapia. Esempi di utilizzo sono le applicazioni di chirurgia plastica, la medicina estetica, la chirurgia maxillofacciale, l'odontoiatria e la ortodonzia.
Photogrammetry and ballistics. Photogrammetry combined with ballistic analysis makes it possible to identify and control the trajectories during flying debris generated during rocket launches, such as the Space Shuttle. These analyzes in the future will help diagnose the underlying causes of debris release events thus improving safety.
Fotogrammetria e balistica. La fotogrammetria combinata con l'analisi balistica permette di identificare e controllare le traiettorie durante i detriti volanti generati durante i lanci dei razzi, come per esempio lo Space Shuttle. Queste analisi in futuro consentiranno di diagnosticare le cause alla base degli eventi di rilascio di detriti migliorando così la sicurezza.
We are talking about: #photogrammetry #stereoscopy #geomatics #medicine #ballistics
References to useful sources for further information:
Riferimenti a fonti utili per approfondimenti.
2. Sviluppo di nuovi sistemi di scansione 3D per i tessuti molli del corpo umano, basati su fotogrammetria digitale: applicazioni per la diagnostica in diverse specialità della medicina, Luigi Maria Galantucci, Fulvio Laavecchia, Marta Pesce
3. Photogrammetry and ballistic analysis of a high-flying projectile in the STS-124 space shuttle launch
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Last updated August 9, 2022
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§3. Time of flight.
Tempo di Volo.
If you want to deepen the topic on time-of-flight acquisition techniques, I invite you to continue consulting my blog by reading the following blog in which I describe this particular technique in more detail:
Se vuoi approfondire l'argomento sulle tecniche di acquisizione a tempo di volo ti invito a proseguire la consultazione del mio blog con la lettura del seguente blog in cui descrivo in modo più dettagliato questa particolare tecnica:
3D image capture… on the fly
Acquisizione di immagini 3D … al volo
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§4. Laser scanner based on triangulation principle.
Scanner laser basato sul principio della triangolazione.
Laser scanners - often referred to as profile sensors - use the laser triangulation principle for two-dimensional profile detection. By using special lenses, a laser beam is enlarged to form a static laser line and is projected onto the targets surface. The optical system projects the diffusely reflected light of this laser line onto a highly sensitive sensor matrix. In addition to distance information (z-axis) the controller also uses this camera image to calculate the position along the laser line (x-axis). These measured values are then output in a two-dimensional coordinate system that is fixed with respect to the sensor. In case of moving objects and traversing sensors, it is therefore possible to obtain 3D measurement values.
Gli scanner laser, spesso indicati come sensori di profilo, utilizzano il principio della triangolazione laser per il rilevamento del profilo bidimensionale. Utilizzando lenti speciali, un raggio laser viene ingrandito per formare una linea laser statica e viene proiettato sulla superficie del bersaglio. Il sistema ottico proietta la luce diffusamente riflessa di questa linea laser su una matrice di sensori ad alta sensibilità. Oltre alle informazioni sulla distanza (asse z), il controller utilizza anche questa immagine della telecamera per calcolare la posizione lungo la linea laser (asse x). Questi valori misurati vengono quindi emessi in un sistema di coordinate bidimensionale che è fisso rispetto al sensore. In caso di oggetti in movimento e sensori in movimento, è quindi possibile ottenere valori di misura 3D.
Hashtag keywords. #laserScanner #profileSensor
Resources and Insights.
1. Laser scanners for 2D/3D profile measurement -- micro epsilon (link)
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§5. 3D Imaging based on structured (Grid) light.
Imaging 3D basato su luce strutturata (Grid).
Structured-light 3D scanners project a pattern of light on the subject and look at the deformation of the pattern on the subject. The pattern is projected onto the subject using either an LCD projector or other stable light source. A camera, offset slightly from the pattern projector, looks at the shape of the pattern and calculates the distance of every point in the field of view.
Gli scanner 3D a luce strutturata proiettano un pattern di luce sul soggetto e osservano la deformazione del pattern sul soggetto. Il motivo viene proiettato sul soggetto utilizzando un proiettore LCD o un'altra fonte di luce stabile. Una telecamera, leggermente sfalsata rispetto al proiettore di pattern, osserva la forma del pattern e calcola la distanza di ogni punto nel campo visivo.
The advantage of structured-light 3D scanners is speed and precision. Instead of scanning one point at a time, structured light scanners scan multiple points or the entire field of view at once. Scanning an entire field of view in a fraction of a second reduces or eliminates the problem of distortion from motion.
Il vantaggio degli scanner 3D a luce strutturata è la velocità e la precisione. Invece di scansionare un punto alla volta, gli scanner a luce strutturata scansionano più punti o l'intero campo visivo contemporaneamente. La scansione di un intero campo visivo in una frazione di secondo riduce o elimina il problema della distorsione dovuta al movimento.
Hashtag keywords. #3dImaging #structuredLight #gridLight
Resources for deep and Insights.
1. 3D Scanning -- Wikipedia (link)
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§6. Simultaneous Localization and Mapping (SLAM).
Localizzazione e mappatura simultanea.
The method based on the Simultaneous Localization and Mapping (SLAM: Simultaneous Localization and Mapping ) algorithms, which originated in the field of Robotics, consists of constructing the 3D map of the environment surrounding the vision sensor, and at the same time estimating the position of the sensor within that environment.
The advantage of this method over the traditional out-door surveying method is that it does not need the GNSS signal.
Il metodo basato sugli algoritmi di localizzazione e mappatura simultanea (SLAM: Simultaneous Localization and Mapping ), nato nel campo della Robotica, consiste nella costruzione della mappa 3D dell’ambiente che circonda il sensore di visione, ed al tempo stesso nella stima della posizione del sensore all’Interno di tale ambiente.
Il vantaggio di questo metodo rispetto al metodo tradizionale di rilievo out-door consiste nel fatto di non aver bisogno del segnale GNSS.
§6.1 Mobile mapping systems.
I sistemi di mappatura mobile.
One of the most modern and interesting applications of the SLAM method is portable surveying devices. With reference to surveying methodologies, decades-old established techniques such as photogrammetry and laser scanning (ground and airborne) have recently been joined by portable mobile mapping systems, which are especially revolutionizing the surveying of in-door environments. These systems can be easily carried by an operator, and 3D data acquisition of the surrounding environment is accomplished simply by walking into the area of interest.
Point clouds and orthophotos obtained with this technology can be used as source data to create the Building Information Model (BIM), which is essential for building maintenance and renovation. The great advantage of this technology lies in the fact that it can be applied even in the absence of external location systems based on GNSS satellite positioning.
Una delle applicazioni più moderne ed interessanti del metodo SLAM è rappresentato dai dispositivi di rilievo portatili. In riferimento alle metodologie di rilievo, tecniche consolidate da decenni quali la fotogrammetria ed il laser scanning (terrestre ed aereo) sono state recentemente affiancate dai sistemi di mappatura mobile portatili, che stanno rivoluzionando in particolar modo il rilevi di ambienti in-door. Questi sistemi possono essere facilmente trasportati da un operatore e l’acquisizione di dati 3D dell’ambiente circostante avviene semplicemente camminando nell’area di interesse.
Nuvole di punti ed ortofoto ottenute con questa tecnologia, possono essere impiegate come dato di origine per creare il modello BIM (Building Information Model), fondamentale per manutenzioni e ristrutturazioni edilizie. Il grande vantaggio di questa tecnologia risiede nel fatto di poterla applicare anche in assenza di sistemi esterni di localizzazione basati sul posizionamento satellitare GNSS.
Hashtag keywords. #geomatics #robotics #mobileMapping #SLAM #automaticSurvey
Resources for deep and Insights.
1. GEOmedia magazine 1-2022, Geomatica e Robotica: un connubio vincente verso l'automazione del rilievo, Eleonora Maset e Lorenzo Scalera.
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§6. More generally.
Più in generale.
In this article we have talked about the main techniques for the acquisition of 2D/3D images. But if you want to examine also all the others image capturing techniques whole from a more general point of view, then allow me to suggest you the reading of the following article which is the main one of the thematic area dedicated to this discipline, within Tateo~Encyclopedia (En). In questo articolo abbiamo parlato delle principali tecniche per la acquisizione di immagini 2D/3D. Ma se vuoi esaminare tutte le altre tecniche di acquisizione delle immagini da un punto di vista più generale, allora permettimi di suggerirti la lettura del seguente articolo che è il principale dell'area tematica dedicata a questa disciplina, all'interno di Tateo~Encyclopedia (En).
The image acquisition.
La acquisizione delle immagini
>>> VS.1 <<<
§7. Stay up to date.
Rimani aggiornato.
If you are interested in the topics covered in the current article and want to be informed about my most recent updates dealing with them, then I invite you to register on the following Facebook page and Pinterest dashboard which I dedicated specifically for sharing the most recent changes made to the corresponding thematic area of TILLL~Learning (>).
Se sei interessato agli argomenti trattati nell'articolo corrente e vuoi essere informato sui miei aggiornamenti più recenti che trattano di essi, allora ti invito a registrarti sulla seguente pagina Facebook e bacheca Pinterest che ho dedicato appositamente per la condivisione delle modifiche più recenti apportate all'area tematica corrispondente di TILLL~Learning (>)
"Artificial Vision by TILLL" on Facebook (>) "Artificial Vision by TILLL" on Pinterest (>)
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§8. Let's keep in touch.
Teniamoci in contatto.
I hope you enjoyed this article, belonging to the Learning (>) section of the Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) project (>), and that the notes and observations I gathered within it meets your interests.
If you want stay tuned with the TILLL project evolution, then I invite you to follow the next upgrades that are published on the TILLL's Blog and on the social media pages dedicated to the TILLL community.
Spero che questo articolo, appartenente alla sezione Learning (>) del progetto Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) (>), ti sia piaciuto e che le note e le osservazioni che ho raccolto al suo interno soddisfino i tuoi interessi.
Se vuoi rimanere aggiornato sull'evoluzione del progetto TILLL, allora ti invito a seguire i prossimi aggiornamenti che vengono pubblicati sul Blog di TILLL e sulle pagine social dedicate alla community TILLL.
(>) Tateo-Blog, official blog of TILLL project
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§9. Something about me, the founder and author of Tateo~Blog Project.
Qualcosa su di me, il fondatore e sull'autore del progetto Tateo~Blog.
First of all, thank you for visiting one of the pages of my blog. My name is Giovanni Battista Tateo (shortly Bat) and I am the founder and author of a project of Interdisciplinary Lifelong Learning of which the Tateo~Blog (:::) blog is the means of sharing. I was initially an Information Technology expert, and later I became an electronic engineer, specializing in industrial Automation. I'm passionate about Artificial intelligence, Virtual Reality, Simulation, and I'm an expert in Artificial Vision applied to industrial Automation. Currently, and starting four years ago, I am employed as a Proposal Engineer at Mer Mec S.p.A. (:::) company. Previously, starting in 2004, I was employed, always at the same company, as a Designer of Artificial Vision Systems and Image Processing Algorithms, applied in particular to Railway Diagnostics. I am a supporter and promoter of Lifelong Learning, Social Networking and Knowledge Sharing by means of the web. If you want more details about me, visit the About Me (:::) page.
Innanzitutto ti ringrazio per aver visitato una delle pagine del mio blog. Mi chiamo Giovanni Battista Tateo (brevemente Bat) e sono il fondatore e l'autore di un progetto Lifelong Learning Interdisciplinare di cui il blog Tateo~Blog (:::) ne è il mezzo di condivisione. Sono stato in principio un esperto di Informatica, e in seguito sono diventato un Ingegnere Elettronico, specializzato in Automazione Industriale. Sono un appassionato di Intelligenza Artificiale, Realtà Virtuale, Simulazione, e sono un esperto di Visione Artificiale applicata all'Automazione Industriale. Attualmente, ed a partire dall'anno 2016, sono impiegato come Proposal Engineer presso la società Mer Mec S.p.A. (:::). Precedentemente, a partire dal 2004, sono stato impiegato, sempre presso la stessa società, come Progettista di Sistemi di Visione Artificiale e di Algoritmi di Elaborazione delle Immagini, applicati in particolare alla Diagnostica Ferroviaria. Sono un sostenitore e promotore dell'apprendimento permanente, dei social network e della condivisione delle conoscenze tramite il web. Se vuoi ulteriori dettagli su di me, visita la pagine About Me (:::).
References to contact me. Following you can find my personal references that you can use if you want to contact me directly, and the links to my social accounts that you can use to follow me or to keep in touch with me by means of social media networks.
Riferimenti per contattarmi. In seguito puoi trovare i miei riferimenti personali che puoi utilizzare se vuoi contattarmi personalmente, ed i collegamenti ai miei account social che puoi utilizzare per seguirmi e rimanere in contatto con me tramite le reti di social media.
Eng. Tateo Giovanni Battista
- e-mail: tateogb@libero.it (send e-mail)
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Originally published June 3, 2022,
updated August 9, 2022
into the Learning section of
TILLL
the Lifelong and Interdisciplinary Learning project of Giovanni Battista Tateo
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