Using photogrammetry on Abacus2.0

[HUMlab] Photogrammetry working group 

Principal Investigators: Lars Kjær, Moritz Kinzel, and Emiliano Molinaro

Copenhagen University Library South Campus and Department for Cross-Cultural and Regional Studies – University of Copenhagen

The model og Göbekli Tepe (building D) in Turkey was created by Moritz Kinzel using 2512 photos and it generated up to 179,189,777 points and model with 19.211.123 faces. 

”Det er faktisk kun fantasien, der sætter grænser. Fotogrammetri kan i princippet anvendes til alt, der kan fotograferes og ønskes dokumenteret i 3D eller som virtual reality-modeller,” fortæller Lars Kjær, Cand. Mag. i historie, informationsspecialist og koordinator i HUMlab og fortsætter:
”Også i forbindelse med områder, hvor eksempelvis krigssituationer truer kulturobjekter, kan en digitalisering have stor betydning.”

Fotogrammetri i praksis
Beskrivelsen af teknologien er relativ enkel, men det kræver rigtig mange computerkræfter at behandle resultaterne.
Fotogrammetri fungerer ved, at man tager serier af billeder fra mange forskellige vinkler, der via software og computerberegninger kan sammenfattes til en 3D-model. Supercomputeren Abacus2.0 forvandler med andre ord almindelige kamerabilleder til en rummelige visualisering.


Når fotografierne er klar, leder softwaren efter matchende punkter i billederne og fremstiller på denne måde en sky af punkter. Herefter dannes en 3D-model ved at koble de tusindvis eller millionvis af punkter sammen med små streger. Til sidst overføres den tekstur/overflade, som genstanden har på billederne, til 3D-modellen.”

Et konkret eksempel, som vi har arbejdet med, er en model af bygning D i Göbekli Tepe, der vurderes til at være en af de ældste kendte, menneskeskabte, religiøse strukturer. Her har vi benyttet præcist 2512 billeder, der har genereret 179.189.777 punkter og skabt en model med 35.837.784 flader. Derfor er supercomputing en stor hjælp i arbejdet. Hvad der tager cirka en måned på en kraftig laptop, kan gøres på et døgn på en supercomputer,” fortæller Moritz Kinzel, der er bygningsarkæolog på Institut for Tværkulturelle og Regionale Studier og arbejder på flere arkæologiske udgravningsprojekter i Mellemøsten.
Før 3D-modellen eksporteres kan der desuden arbejdes med elementer som lys eller det miljø, som genstanden skal optræde i.

Hvad kræver det af udstyr hos forskeren, der vil have en 3D-model af sit arbejde?


”I dag kræver det faktisk ikke det helt store set up. Man kan komme langt med et fornuftigt kamera og et kamerastativ. Men opløsningen af det endelige resultat afhænger naturligvis af billedkvaliteten,” fortæller Lars Kjær.

Ny og bedre brugerflade
Projektet på Københavns Universitetsbibliotek, der støttes med supercomputerkapacitet af DeiC, er stadig i pilotfasen, men der arbejdes på at forbedre løsningen på en række områder.


I øjeblikket anvendes programmet Agisoft Photoscan som software-platform, men her ser udviklerne på forskellige open source-alternativer uden betalings-licenser.


Ligeledes er brugergrænsefladen en af de elementer, der er i søgelyset.


”Vi vil gerne anvende SDUcloud-løsningen som adgangsbillet til forskerne, så de blot skal uploade billederne til en mappe og vælge hvad, der skal ske med dem. I øjeblikket kræver processen betydelig mere computerkundskab,” siger Emiliano Molinaro, Softwareudvikler fra eScience Center, SDU, der arbejder på den kode, der skal forbedre løsningen.


Sidst men ikke mindst er optimering af regneprocesserne på HPC-noderne altid et punkt på dagsordenen, når der skal trimmes. Modellerne skal nemlig helst kunne blive produceret i højeste kvalitet og samarbejdet mellem på den ene side humanisterne, Lars Kjær og Moritz Kinzel, og på den anden side computereksperten, Emiliano Molinaro, er afgørende for, at projektet når i mål.


Hvis en forsker vil have udarbejdet en 3D-model af sit arbejde, hvad koster det så?


”Det afhænger naturligvis af antallet af billeder og antallet af beregningstimer, men det er faktisk ikke så dyrt. En beregning med 400–500 billeder kan nok foretages for under 100 euro,” lyder det fra Lars Kjær.


Projektet er et samarbejde imellem [HUMlab] og Nærorientalsk arkæologi på Institut for Tværkulturelle og Regionale Studier, og det er understøttet med computerteknisk support fra SDU og software firmaet Agisoft. Formålet er at bidrage til at udvikle kompetencer og gøre det mere naturligt at benytte en supercomputer inden for humaniora. Projektet slutter 1. april 2019.

https://www.deic.dk/da/news/2019-04-02/fotogrammetri


The working group contributes to make it natural among students and staff at universities to use Abacus2.0 for photogrammetry. We deal with issues like: how would the ideal workflow look like, how would models be produced most efficiently, for less resources in the highest quality and what is the ideal software to use for the purpose of doing photogrammetry on Abacus2.0?

The cooperation between humanities and computer science is essential for this project. The project is supported with technical expertise by the eScience Center, SDU and with the software Photoscan by the company Agisoft.

Categories:

Desirée Suhr Pérez

Administrator/secretary for the eScience Center, SDU Odense.