6.1 結論
本研究以近景攝影測量輔助技能競賽砌磚職類的評分工作。利用低成本且方 便取得的非量測型相機獲取影像,由 ContextCapture 產製砌磚作品之高密度點雲模 型。點雲量測可輔助裁判評分作業,半自動化的量測方法亦減少人為誤差。點雲能 完整保存作品且容易於數位平台展示,更可提供選手對於成績異議時重新審查的 可靠依據。以下針對本研究所完成之工作內容歸納出三項具體成果:
1. 由於近景攝影測量成果受到許多因素影響,可能導致點雲模型重建不完整,或 是點雲精度不佳,例如交會角度、重疊率、影像解析度等。本研究設計一個適 合砌磚競賽使用的攝影規畫流程,每項作品皆在相同的拍攝條件下獲取影像,
其三維點雲模型之品質應相當,避免不同品質之模型造成量測不公正之情形。
2. 砌磚競賽模型重建之目的不同於航空攝影測量或是其他大地測量,需要絕對 的地理定位。磚牆模型只需有準確的尺度控制,以利尺寸量測,及可靠的重力 方向資訊,以利量測垂直或水平度。本研究利用標尺作為尺度控制,可依磚牆 大小使用不同距離之尺度約制,懸掛一垂直之兩控制點,使兩控制點連線方向 與重力方向一致,並將兩點連線方向作為卡式坐標系統之Z軸。如此點雲模型 即可有精準的尺度及可靠的垂直水平依據。
3. 點雲是由大量且隨機均勻分布之資料點組成,點雲無法準確地落在磚塊的邊 角上,因此可用推估的方式獲取邊線或角點資訊。本研究在點雲尺寸量測工作 採用平面交會及直線交會的方式,來計算磚塊角點坐標,可大幅降低人為選點 造成的量測誤差。垂直、水平、平整度量測採用平面擬合來模擬水平氣泡尺的 角色,計算點至平面的距離找出垂直、水平、平整度誤差,此方法亦可降低每 人對於水平氣泡是否居中之影響。
6.2 建議
本研究提出新的砌磚競賽評分方法,但仍有不足之處需改善,依據本研究獲得 之經驗及實驗結果,提出以下建議作為實務應用之參考:
1. 本研究目前只使用一個尺度控制及一個重力方向的約制,若為了獲得更高品 質的坐標系統控制,可採用多個方向的尺度控制及多個重力方向約制配置,以 期獲得更可靠的坐標系統,但仍需考慮實際應用的便利性。
2. 研究方法中利用 RANSAC 來擷取出紅磚表面,剔除屬於灰縫之點雲,此時 RANSAC 設定為內群資料的閥值非常重要,閥值太大無法有效去除灰縫區域,
閥值太小容易去除過多。本研究以試誤法測試,內群閥值設為 0.5 mm 最佳。
3. 實驗結果顯示,懸掛兩控制點之重力方向約制方式仍不及水平氣泡尺之量測 精度,實務上或許可採用皮數桿取代本研究之懸掛鐵尺,但皮數桿架設之垂直 度仍包含人為因素影響。
4. 本研究使用 MATLAB 作為程式撰寫工具,處理大量點雲資料效能較差,且無 程式優化,運算時間長,但經由實驗證明本研究方法之可行性。未來可改用 python 等程式語言,改善運算效能,且設計整合各項量測工作之使用者圖形介 面,提高實務應用效率。
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