masterproef annelies de roek - ghent...
TRANSCRIPT
Opleiding Geografie en Geomatica
Master in de Geografie
Een methodologie voor een driedimensionale
documentatie van archeologische objecten
aan de hand van fotogrammetrie
Annelies De Roek
Aantal woorden in tekst: 20929 Academiejaar 2010-2011
Prof. Dr. Rudi Goossens Masterproef ingediend tot het Vakgroep Geografie behalen van de graad van Master in de Geografie
1
DANKWOORD
Graag wil ik een woordje van dank richten aan de mensen die hebben bijgedragen tot het
bekomen van deze masterproef.
Allereerst dank ik mijn promotor Prof. Dr. Rudi Goossens voor de begeleiding doorheen het
onderzoek en de hulp en goede raad wanneer nodig. Zijn enthousiasme over het onderwerp
van deze masterproef en zijn interesse in archeologie kon ik enorm appreciëren. Daarnaast wil
ik drs. Timothy Nuttens en drs. Coen Stal graag bedanken voor het geduldig beantwoorden
van mijn vele vragen en hun deskundige uitleg gedurende het hele werkproces.
Dr. Patrick Monsieur en de Vakgroep Archeologie van de Universiteit Gent wil ik bedanken
voor het uitlenen van de archeologische objecten en de bijhorende achtergrondinformatie.
Eugène De Leye voor het maken van het fotoframe. Marijn Hendrickx, Ruben Van De
Kerchove en Marijke De Ryck bedank ik voor hun spontane hulp. De fotografen van het
Vlaams Instituut voor het Onroerend Erfgoed (VIOE) dank ik voor hun woordje uitleg
omtrent het gebruik van 3D-documentatie binnen de archeologie.
Ook dank ik de andere collega’s van het VIOE, mijn medestudenten en vrienden voor hun
steun, An voor het nalezen van deze tekst. Mijn ouders wil ik speciaal bedanken voor hun
steun en de kans die ik kreeg om deze tweede opleiding te volgen. Tenslotte dank ik Pieter
voor het vele geduld en begrip.
2
ABSTRACT
Het driedimensionaal documenteren is erg nuttig bij het beheren, restaureren, analyseren en
interpreteren van archeologische objecten. Ook wanneer het artefact zelf niet in het bezit is
van de onderzoeker. Eveneens kunnen de verworven eindproducten gebruikt worden als
voorstelling aan het grote publiek. Veelal wordt deze documentatie verkregen met behulp van
de (Close Range) fotogrammetrie en / of laserscanning, de twee belangrijkste voorbeelden
van respectievelijk de image-based en range-based onderzoeksmethoden. In dit onderzoek
wordt een methodologie voorgesteld voor het documenteren van archeologische objecten aan
de hand van de Close Range fotogrammetrie en een bijhorende restitutie door middel van de
software VirtuoZoNT. Dit alles op een eenvoudige en toegankelijke manier. Het onderzoek
leverde digitale hoogtemodellen (DEM) en orthofoto’s af als eindproducten. Een DEM toont
een driedimensionaal beeld en kan dienen als visuele voorstelling, bijvoorbeeld in musea, of
kan gebruikt worden voor een visuele analyse en interpretatie van een object. Een orthofoto
geeft een metrisch nauwkeurige weergave en kan dus onder andere gebruikt worden om
metingen uit te voeren. Het aanmaken van een volledig 3D-model met behulp van AutoCAD
Civil 3D bleek hier niet mogelijk. De laserscanning, die uitgevoerd werd ter vergelijking van
de resultaten van de fotogrammetrie, leverde eveneens mooie resultaten op. Binnen dit
onderzoek leveren ze echter geen meerwaarde.
Kernwoorden: archeologische objecten – Close Range fotogrammetrie – driedimensionale
documentatie – laserscanning
3
INHOUDSOPGAVE
DANKWOORD ......................................................................................................................... 1
ABSTRACT ............................................................................................................................... 2
INHOUDSOPGAVE .................................................................................................................. 3
LIJST VAN TABELLEN ........................................................................................................... 6
LIJST VAN FIGUREN .............................................................................................................. 7
LIJST VAN FOTO’S ................................................................................................................. 8
LIJST VAN AFKORTINGEN ................................................................................................. 10
1. INLEIDING ......................................................................................................................... 11
2. BASISPRINCIPES VAN DE FOTOGRAMMETRIE ........................................................ 14
2.1 Fotogrammetrie definiëren ............................................................................................. 14
2.2 Een korte geschiedenis ................................................................................................... 15
2.3 Het fotogrammetrisch proces ......................................................................................... 15
2.4 Stereoscopische parallax en stereovisie ......................................................................... 17
2.4.1 Stereoscopische parallax ......................................................................................... 17
2.4.2 Stereovisie ............................................................................................................... 18
2.5 Voor –en nadelen van fotogrammetrie ........................................................................... 19
3. LITERATUUROVERZICHT .............................................................................................. 20
3.1 Driedimensionale documentatie in archeologie ............................................................. 20
3.2 Onderzoeksmethoden ..................................................................................................... 21
3.2.1 Image-based: Close Range fotogrammetrie ............................................................ 21
3.2.2 Range-based: laserscanning .................................................................................... 22
3.2.3 Combinatie .............................................................................................................. 23
3.3 Discussie ......................................................................................................................... 23
4. GEGEVENSVERZAMELING ............................................................................................ 25
4.1 De archeologische objecten ............................................................................................ 25
4.1.1 Attische pyxis (inventarisnummer 12) .................................................................... 25
4.1.2 Italo-Etruskisch schaaltje op hoge voet (inventarisnummer 17) ............................. 26
4.1.3 Zuid-Italisch-Grieks unguentarium (inventarisnummer 1238 of 1239) .................. 27
4
4.1.4 Romeinse firmalamp met dubbele snuit (geen inventarisnummer) ........................ 27
4.1.5 Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel (geen inventarisnummer) ..... 28
4.1.6 Grafurne (inventarisnummer 100) ........................................................................... 29
4.1.7 Geglazuurde grote veldfles (inventarisnummer 1098) ............................................ 30
4.2 Het referentiekader of frame .......................................................................................... 30
4.3 Opmeten van de targets .................................................................................................. 32
4.4 Tweede laserscan met extra targets ................................................................................ 34
4.5 Rotatie van het assenstelsel ............................................................................................ 34
4.6 Fotograferen van de objecten ......................................................................................... 38
4.6.1 De camera en de opnameomstandigheden –en instellingen .................................... 38
4.6.2 Achtergrond bij het fotograferen ............................................................................. 40
5. STEREOCOMPILATIE AAN DE HAND VAN VIRTUOZONT ...................................... 42
5.1 Voorbereiding ................................................................................................................. 42
5.2 Relatieve oriëntatie ......................................................................................................... 43
5.3 Absolute oriëntatie ......................................................................................................... 44
5.4 Epipolaire resampling .................................................................................................... 45
5.5 Image matching .............................................................................................................. 46
5.5 Aanmaken producten ...................................................................................................... 47
5.5.1 Digitaal hoogtemodel .............................................................................................. 47
5.5.2 Orthofoto ................................................................................................................. 48
6. ONDERVONDEN PROBLEMEN EN MOGELIJKE OPLOSSINGEN ............................ 50
6.1 Problemen bij de opnamesituatie ................................................................................... 50
6.1.1 Statief versus uit de hand ........................................................................................ 50
6.1.2 Horizonaliteit ........................................................................................................... 51
6.1.3 Focuslengte, diafragma en sluitertijd ...................................................................... 51
6.1.4 Over- en onderbelichting ......................................................................................... 52
6.2 Problemen met de coördinaten ....................................................................................... 53
6.3 Problemen met de software ............................................................................................ 54
7. BESPREKING VAN DE EINDPRODUCTEN ................................................................... 57
7.1 Bespreking van de nauwkeurigheden ............................................................................. 57
7.1.1 Attische pyxis .......................................................................................................... 58
7.1.2 Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel .............................................. 64
5
7.1.3 Grafurne .................................................................................................................. 69
7.1.4 Italo-Etruskisch schaaltje op hoge voet ................................................................... 75
7.1.5 Romeinse firmalamp met dubbele snuit .................................................................. 80
7.1.6 Besluit ...................................................................................................................... 85
7.2 3D-modellen aan de hand van de orthofoto’s ................................................................ 86
7.2.1 Werkwijze samenvoegen van de orthofoto’s .......................................................... 86
7.2.2 Resultaten: 3D-modellen? ....................................................................................... 87
7.3 Anagliefen ...................................................................................................................... 89
8. LASERSCANNING ............................................................................................................. 91
8.1 Werkwijze ...................................................................................................................... 91
8.1.1 Bepaling nodal point ............................................................................................... 91
8.1.2 Laserscanning en foto-opnamen .............................................................................. 93
8.2 Resultaten ....................................................................................................................... 94
9. BESLUIT ............................................................................................................................. 96
REFERENTIES ........................................................................................................................ 99
1. Boeken / artikels ............................................................................................................... 99
2. Internetbronnen .............................................................................................................. 101
3. Gebruikte software ......................................................................................................... 103
BIJLAGEN ............................................................................................................................. 104
6
LIJST VAN TABELLEN
Tabel 1: Benaming van de targets ............................................................................................ 32
Tabel 2: Verandering assenstelsel naargelang zijaanzicht ....................................................... 37
Tabel 3: Benaming van de blocks en modellen ........................................................................ 42
Tabel 4: Nauwkeurigheden model 14boven ............................................................................. 59
Tabel 5: Nauwkeurigheden model 14r ..................................................................................... 60
Tabel 6: Nauwkeurigheden model 14l ..................................................................................... 61
Tabel 7: Nauwkeurigheden model 14b .................................................................................... 62
Tabel 8: Nauwkeurigheden model 14o .................................................................................... 63
Tabel 9: Nauwkeurigheden model 51boven ............................................................................. 64
Tabel 10: Nauwkeurigheden model 51r ................................................................................... 65
Tabel 11: Nauwkeurigheden model 51l ................................................................................... 66
Tabel 12: Nauwkeurigheden model 51b .................................................................................. 67
Tabel 13: Nauwkeurigheden model 51o .................................................................................. 68
Tabel 14: Nauwkeurigheden model 61boven ........................................................................... 70
Tabel 15: Nauwkeurigheden model 61r ................................................................................... 71
Tabel 16: Nauwkeurigheden model 61l ................................................................................... 72
Tabel 17: Nauwkeurigheden model 61b .................................................................................. 73
Tabel 18: Nauwkeurigheden model 61o .................................................................................. 74
Tabel 19: Nauwkeurigheden model 22boven ........................................................................... 76
Tabel 20: Nauwkeurigheden model 22r ................................................................................... 77
Tabel 21: Nauwkeurigheden model 22l ................................................................................... 78
Tabel 22: Nauwkeurigheden model 22b .................................................................................. 79
Tabel 23: Nauwkeurigheden model 22o .................................................................................. 80
Tabel 24: Nauwkeurigheden model 42boven ........................................................................... 80
Tabel 25: Nauwkeurigheden model42r .................................................................................... 81
Tabel 26: Nauwkeurigheden model42l .................................................................................... 82
Tabel 27: Nauwkeurigheden model42b ................................................................................... 83
Tabel 28: Nauwkeurigheden model42o ................................................................................... 84
7
LIJST VAN FIGUREN
Figuur 1: Informatie in het fotogrammetrisch proces .............................................................. 16
Figuur 2: Stereoscopische parallax vanuit een rijdend voertuig .............................................. 17
Figuur 3: Het principe van stereovisie ..................................................................................... 18
Figuur 4: De geregistreerde (of gekoppelde) puntenwolk met aanduiding van de targets /
grondcontrolepunten ................................................................................................................. 34
Figuur 5: Assenstelsel bij luchtopnamen (A.) en terrestrische opnamen (B.) .......................... 35
Figuur 6: Het lokaal assenstelsel na rotatie (rode stippellijn) en verschuiving (rood) ............. 36
Figuur 7: Assenstelsel voor elk (zij)aanzicht: bovenaanzicht, zijaanzicht r, zijaanzicht l,
zijaanzicht b, zijaanzicht o: elke kleur staat voor een bepaald zijaanzicht en de pijlen duiden
de kijkrichting aan .................................................................................................................... 37
Figuur 8: De diafragmareeks .................................................................................................... 39
Figuur 9: Relatieve oriëntatie (rode kruisjes) en absolute oriëntatie (gele kruisjes en blauwe
cirkels) ...................................................................................................................................... 45
Figuur 10: Epipolaire resampling ............................................................................................ 46
Figuur 11: Model22r: prepare for match ................................................................................. 47
Figuur 12: Een grote fout in phi is zichtbaar aan het groene kader dat schuin ligt ................. 50
Figuur 13: Model61r zonder editeren: het object “trekt” aan de achtergrond ......................... 54
Figuur 14: Model 61r na het editeren: achtergrond werd naar voren / omhoog gebracht ........ 55
Figuur 15: Model61boven zonder editeren: de achtergrond en het object zijn één geheel ...... 56
Figuur 16: Model61boven na het editeren: de achtergrond werd naar omhoog gebracht en de
binnenkant van de urne werd plat gelegd ................................................................................. 56
Figuur 17: De beeldparameters phi, omega en kappa bij terrestrische opnamen .................... 57
Figuur 18: Een voorbeeld van twee orthofoto’s in AutoCAD Civil 3D. De orthofoto’s sluiten
niet aan op elkaar en liggen ook fout georiënteerd in de 3D-ruimte ........................................ 88
Figuur 19: Attische pyxis: puntenwolk (scan 5) en bijhorende foto (1531) in Cyclone .......... 94
Figuur 20: Puntenwolk (vanuit één scanpositie) met één gedrapeerde foto: Attische pyxis .... 95
Figuur 21: Puntenwolk (vanuit één scanpositie) met één gedrapeerde foto: Romeinse militaire
dakpan of baksteen met stempel ............................................................................................... 95
8
LIJST VAN FOTO’S
Foto 1: Roodfigurige Attische pyxis ......................................................................................... 25
Foto 2: Italo-Etruskische schaal op hoge voet ......................................................................... 26
Foto 3: Zuid-Italisch-Grieks unguentarium ............................................................................. 27
Foto 4: Romeinse firmalamp .................................................................................................... 28
Foto 5: Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel ................................................... 29
Foto 6: Late Bronstijd grafurne ................................................................................................ 29
Foto 7: Geglazuurde Middeleeuwse veldfles ........................................................................... 30
Foto 8: Frame gebruikt bij het fotograferen, inmeten van de targets en de laserscanning ...... 31
Foto 9: (links naar rechts) details van achtergronden 1, 2, 3 en 4. Achtergrond 5 is niet
duidelijk weer te geven in detail. ............................................................................................. 40
Foto 10: Voorbeeld van een orthofoto van een zijaanzicht: model 14b ................................... 49
Foto 11: Voorbeeld van een orthofoto van een bovenaanzicht: model 51boven ..................... 49
Foto 12: Oblieke foto-opname: hoogte camera en object (rode lijnen) en z-as (gele lijn) ...... 51
Foto 13: Over- en onderbelichting op foto 0197: de grijs-blauwe achtergrond en de urne zijn
erg donker waardoor oorspronkelijk weinig homologe punten werden gevonden tijdens de
relatieve oriëntatie .................................................................................................................... 52
Foto 14: Foto 0197photoshop met aangepast contrast en helderheid: de grijs-blauwe
achtergrond en de urne werden lichter gemaakt zodat meer overeenkomstige punten konden
worden gevonden ..................................................................................................................... 53
Foto 15: Orthofoto van model 14boven ................................................................................... 59
Foto 16: Orthofoto van model 14r ............................................................................................ 60
Foto 17: Orthofoto van model 14l ............................................................................................ 61
Foto 18: Orthofoto van model 14b ........................................................................................... 62
Foto 19: Orthofoto van model 14o ........................................................................................... 63
Foto 20: Orthofoto van model 51boven ................................................................................... 65
Foto 21: Orthofoto van model 51r ............................................................................................ 66
Foto 22: Orthofoto van model 51l ............................................................................................ 67
Foto 23: Orthofoto van model 51b ........................................................................................... 68
Foto 24: Orthofoto van model 51o ........................................................................................... 69
Foto 25: Orthofoto van model 61boven ................................................................................... 70
Foto 26: Orthofoto van model 61r ............................................................................................ 71
Foto 27: Orthofoto van model 61l ............................................................................................ 72
9
Foto 28: Orthofoto van model 61b ........................................................................................... 73
Foto 29: Orthofoto van model 61o ........................................................................................... 74
Foto 30: Detail van foto 0199: rand van de urne ...................................................................... 75
Foto 31: Orthofoto van model 22boven ................................................................................... 76
Foto 32: Orthofoto van model 22r ............................................................................................ 77
Foto 33: Orthofoto van model 22l ............................................................................................ 78
Foto 34: Orthofoto van model 22b ........................................................................................... 79
Foto 35: Orthofoto van model 42boven ................................................................................... 81
Foto 36: Orthofoto van model 42r ............................................................................................ 82
Foto 37: Orthofoto van model 42l ............................................................................................ 83
Foto 38: Orthofoto van model 42b ........................................................................................... 84
Foto 39: Orthofoto van model 42o ........................................................................................... 85
Foto 40: Belang ligging van de GCP bij het positioneren in AutoCAD Civil 3D ................... 89
Foto 41: Anaglief van de Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel ...................... 90
Foto 42: Anaglief van de Romeinse firmalamp ....................................................................... 90
Foto 43: De Tripod Mounth Lenght L1 .................................................................................... 92
Foto 44: De Entrance Pupil Length L2 .................................................................................... 92
Foto 45: De zogenaamde Nodal Ninja waarop de camera geplaatst wordt na het berekenen
van L1 en L2 ............................................................................................................................ 92
10
LIJST VAN AFKORTINGEN
CAD Computer Aided Design
DEM Digital Elevation Model
DTM Digital Terrain Model
GCP Grondcontrolepunt(en) of Ground Control Point
GSD Ground Spacing Distance
ISO International Organization for Standardization
JPG Joint Photographic Experts Group
PNG Portable Network Graphics
RMS(E) Root Mean Square (Error)
TIFF Tagged Image File Format
2D tweedimensionaal
3D driedimensionaal
Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
11
1. INLEIDING
Het documenteren van cultureel erfgoed, waaronder archeologische sites en artefacten, is
nodig indien we niet willen dat deze zaken in de toekomst verloren gaan (Boehler & Marbs,
2004; Habib et al., 2004). De vraag naar gedetailleerde documentatie neemt dan ook toe de
laatste jaren (Habib et al., 2004). Het driedimensionaal documenteren voegt niet alleen
letterlijk een extra dimensie toe, maar is ook een uitstekende bron van informatie voor het
beheren, restaureren, analyseren en interpreteren van dit erfgoed (Lambers & Remondino,
2008). Het onderzoek kan daarbij ook gebeuren zonder dat het echte object voorhanden is.
Verder kunnen de eindproducten gebruikt worden voor de voorstelling aan het grote publiek
(Pollefeys et al., 2003; Lambers & Remondino, 2008). Binnen de 3D-documentatie kunnen
drie hoofdgroepen van onderzoeksmethoden onderscheiden worden: de image-based
methoden, de range-based methoden en een combinatie van beide (Lambers & Remondino,
2008). Close Range fotogrammetrie en laserscanning, respectievelijk een image-based en een
range-based methode, zijn de meest gebruikte en bekendste voorbeelden voor het
documenteren van archeologische objecten en / of sites (Zheng et al., 2008). De keuze van de
gehanteerde methode hangt echter voor elk onderzoek af van verschillende aspecten.
Onder leiding van Prof. Dr. Rudi Goossens werden aan de Vakgroep Geografie van de
Universiteit Gent reeds verschillende onderzoeken gedaan naar het gebruik van onder andere
Close Range fotogrammetrie voor het documenteren van archeologische sites en
monumenten. In het academiejaar 2009-2010 werd door de masterstudenten archeologie
(onder leiding van Prof. Dr. Goossens) kort geëxperimenteerd met het gebruik van
stereografie voor de documentatie van (kleine) archeologische vondsten. Stereografie is het
benutten van de mogelijkheid van het menselijk oog om een object vanuit twee posities
tegelijk te zien. We spreken hier over stereovisie of stereoscopisch zicht. In de
fotogrammetrie wordt hiervan gebruik gemaakt (Mikhail et al., 2001).
Het hierboven vermelde experiment vormt in feite het uitgangspunt van deze masterproef. In
dit onderzoek is verder onderzocht in hoeverre de Close Range fotogrammetrie, meer
specifiek in combinatie met een verwerking van de data in de software VirtuoZoNT,
bruikbaar is voor de documentatie van archeologische objecten. Het gaat hierbij om
aardewerken objecten uit verschillende periodes, met verschillende grootte, vorm en kleur.
Het doel van deze masterproef was het bedenken en opstellen van een methodologie voor de
12
dataverzameling (waaronder het opmeten van de GCP en het fotograferen van de objecten) en
de dataverwerking (waaronder het aanmaken van orthofoto’s, DEM’s en 3D-modellen).
Daarnaast werd er kort nagegaan hoe bruikbaar laserscanning is in vergelijking met
fotogrammetrie bij het registreren van archeologische vondsten.
In hoofdstuk 2 worden de basisprincipes van de fotogrammetrie besproken. Hiervoor werden
enkele algemene werken geraadpleegd met artikels van Fryer (2001), Cooper en Robson
(2001) en Mikhail et al. (2001). Voor een uitgebreidere inleiding tot de fotogrammetrie
verwijzen we naar deze literatuur. In hoofdstuk 3 wordt een literatuuroverzicht gegeven aan
de hand van een tiental specifieke artikels over het gebruik van driedimensionale
documentatie door middel van fotogrammetrie en laserscanning in de archeologie. Dit geeft
een idee welke onderzoeken de laatste jaren zijn uitgevoerd en met welke
onderzoeksmethoden.
Hoofdstukken 4 tot en met 8 bespreken het eigen onderzoek in het kader van deze
masterproef. Hoofdstuk 4 begint met een woordje uitleg omtrent de gedocumenteerde
archeologische objecten. Hierna wordt de verdere dataverzameling besproken. De vorm van
het gebruikte fotoframe, het opmeten van de zogenaamde grondcontrolepunten en de rotatie
van het assenstelsel worden in dit hoofdstuk behandeld. Daarna volgt de werkwijze voor het
fotograferen van de objecten, waarbij ook ingegaan wordt op de opname-instellingen en
bruikbare achtergronden. De stereocompilatie (of verwerking) aan de hand van de software
VirtuoZoNT wordt uitgebreid besproken in hoofdstuk 5. Ook de eindproducten zoals
orthofoto’s en DEM’s worden hierbij algemeen besproken. Dit onderzoek verliep niet zonder
enige problemen. Deze worden, samen met hun (mogelijke) oplossingen besproken in
hoofdstuk 6. Hoofdstuk 7 handelt over de eerder vermelde eindproducten. Hierbij worden de
nauwkeurigheden van elk aangemaakt stereopaar uitgebreid besproken, en alle bekomen
orthofoto’s afgebeeld. Tenslotte wordt in dit deel ook het aanmaken van 3D-modellen aan de
hand van de orthofoto’s toegelicht. De werkwijze en resultaten van de uitgevoerde
laserscanning worden besproken in hoofdstuk 8. In het laatste hoofdstuk (9) volgt een
algemeen besluit.
Elk hoofdstuk wordt zo duidelijk mogelijk toegelicht aan de hand van beeldmateriaal.
Aangezien dit onderzoek voornamelijk bestaat uit een visuele documentatie bevat deze
masterproef dan ook heel wat tabellen, figuren en foto’s. In de bijlagen achteraan dit werk zijn
bijkomende informatie en extra fotomateriaal opgenomen. Wegens hun omvang (van
13
ongeveer 55 Gigabyte) werden de digitale bestanden (waaronder VirtuoZoNT bestanden) niet
digitaal bijgevoegd of ingediend. Deze zijn wel op een externe harde schijf gekopieerd die
bewaard zal worden binnen de Vakgroep Geografie van de Universiteit Gent.
De keuze van het onderwerp van deze masterproef is grotendeels het gevolg van de link met
mijn vorige opleiding: archeologie. Verder werd mijn interesse voor de terrestrische
fotogrammetrie vooral aangewakkerd door de oefening bij het vak 3D-registratie en
-visualisatie, waarbij de Sint-Baafsabdij te Gent werd gedocumenteerd. Binnen de Vakgroep
Geografie werd echter nog geen uitgebreid onderzoek gedaan naar het documenteren van
archeologische objecten. Ik was dus erg benieuwd naar de resultaten. Snel werd duidelijk dat
het onderzoek niet altijd evident was en ik voor bepaalde zaken misschien zelfs wat
voorkennis miste. Alsnog bleef ik gemotiveerd en geïnteresseerd. Op die manier heb ik enorm
veel bijgeleerd tijdens het onderzoek van deze masterproef. Dit is voor mij een mooie manier
om mijn zeven jaar als student af te sluiten.
14
2. BASISPRINCIPES VAN DE FOTOGRAMMETRIE
2.1 Fotogrammetrie definiëren
Volgens de ‘International Society for Photogrammetry and Remote Sensing’ (ISPRS) is
fotogrammetrie en teledetectie “[…] the art, science, and technology of obtaining reliable
information from noncontact imaging and other sensor systems about the Earth and its
environment, and other physical objects and processes through recording, measuring,
analyzing and representation” (http://www.isprs.org, 2 april 2011).
Fryer (2001) hanteert een erg gelijkaardige definitie: “Photogrammetry is the science, and art,
of determining the size and shape of objects as a consequence of analysing images recorded
on film or electronic media” (Fryer, 2001). De auteur vermeld uitdrukkelijk dat de
wetenschap (science) in bovenstaande definitie van groot belang is. Het wijst namelijk op het
gebruik van de wiskunde, fysica en chemie binnen de fotogrammetrie, wat niet onbelangrijk
is. De art geeft aan dat goede resultaten in deze wetenschap enkel bereikt kunnen worden
door het gebruik van behoorlijke foto’s (Fryer, 2001). Dat de wijze waarop de foto’s genomen
worden en de daarmee samenhangende kwaliteit van erg groot belang zijn bij de
fotogrammetrische verwerking, werd ondervonden tijdens de praktische uitwerking van deze
masterproef en wordt verder in de tekst besproken (zie hoofdstuk 6).
Close Range fotogrammetrie is de toepassing van het fotogrammetrisch proces op objecten
die dicht(er)bij zijn (Fryer, 2001). De term wordt gebruikt bij objecten met een omvang van
minder dan 100 m en waarbij de camera’s dichtbij geplaatst worden tijdens de opnamen
(Cooper & Robson, 2001). Een belangrijk verschil met de (lucht)fotogrammetrie is dat het
object bij Close Range fotogrammetrie vanuit verschillende standpunten wordt
gefotografeerd. De resultaten van Close Range fotogrammetrie moeten vaak snel ter
beschikking gesteld kunnen worden zodat de verdere verwerking meteen kan gebeuren. Deze
verwerking kan bijvoorbeeld het aanmaken van een driedimensionaal CAD model zijn
(Cooper & Robson, 2001). Een niet te negeren eigenschap van de Close Range
fotogrammetrie is de mogelijkheid om uiteenlopende meetproblemen op te lossen (Cooper &
Robson, 2001).
15
2.2 Een korte geschiedenis
De Fransman Laussedat wordt aanzien als de grondlegger van de fotogrammetrie. In 1850
ontwikkelde hij een methode om een kaart te maken van Parijs, waarbij hij gebruik maakte
van de geometrische informatie bekomen door foto’s van de stad. Deze foto’s nam hij van op
de daken van huizen. De Pruisische architect Meydenbauer nam Laussedats technieken over
en begon in 1858 surveys uit te voeren van historische gebouwen en kerken. In 1910 werd
vervolgens de ‘International Society for Photogrammetry’ opgericht (Fryer, 2001).
De ontwikkelingen in de fotogrammetrie en de Close Range fotogrammetrie waren erg
gelijklopend tot aan de Eerste Wereldoorlog, wanneer de verdere ontwikkeling van de
luchtfotografie plaatsvond. De camera’s, lenzen en stereoplotters uit de luchtfotografie
werden aangepast en ook gebruikt in de Close Range fotogrammetrie. Ondanks de hoge
kosten bleef ook de Close Range fotogrammetrie bestaan. Vooral het gebruik van niet-
metrische camera’s zorgde in de twintigste eeuw voor een heropleving in belangstelling en
toepassingen. De verbeterde toegang tot computertechnologie zorgde er nadien voor dat de
jaren 90 van de twintigste eeuw het tijdperk werden van de digitale fotogrammetrie (Fryer,
2001).
2.3 Het fotogrammetrisch proces
Het fotogrammetrisch proces wordt weergegeven in figuur 1. In het kader van deze
masterproef is het niet de bedoeling dit proces erg uitgebreid te bespreken. Voor een
algemene inleiding in het fotogrammetrisch proces wordt verwezen naar de hierover
beschikbare literatuur.
16
Figuur 1: Informatie in het fotogrammetrisch proces
Bron: Mikhail et al., 2001, p.5
Het fotogrammetrisch proces omvat twee belangrijke stappen: de fotogrammetrische opname
en de fotogrammetrische restitutie (Goossens, s.d.).
De bruikbaarheid van een fotografische opname voor fotogrammetrie wordt beïnvloed door
een aantal factoren waaronder de opnamevoorwaarden, de camera en het lichtgevoelig
materiaal. Aspecten waarmee rekening moet gehouden worden zijn daarbij: Gaat het om
terrestrische –of luchtopnamen? Wat is de opname afstand? Wat is de oriëntatie bij de
opname? Welke lens en sluitertijd worden gebruikt (Goossens, s.d.)?
De fotogrammetrische restitutie is het omzetten van de foto-opnamen naar een metrische
voorstelling van het object. Belangrijk daarbij is de transformatie van een conische naar een
orthogonale projectie1. De restitutie bestaat uit de interne, externe, relatieve en absolute
oriëntatie (Goossens, s.d).
1 Er bestaan verschillende projecties om kaarten te maken, waaronder de conische (kegel) en de vlakke (orthogonale) (http://www.belclimb.net, 3 april 2011).
Hoe het fotogrammetrisch proces digitaal
VirtuoZoNT 3.2.5, wordt besproken in hoofdstuk 5
2.4 Stereoscopische parallax
2.4.1 Stereoscopische parallax
Ons linker- en rechteroog zien eenzelfde object vanuit een verschillende hoek. Dit
hoekverschil maakt het mogelijk om afstandsverschillen waar te nemen en dus ook reliëf te
zien. Het hoekverschil tussen beide ogen wordt de stereoscopische parallax genoemd. De
grootte van de parallax wordt beïnvloed door de lengte van de oogbasis en de afstand tot het
object (Goossens, s.d.).
Figuur 2: Stereoscopische parallax vanuit een rijdend voertuig
Bron: Mikhail et al., 2001, p.24
Deze parallax kan uitgelegd worden aan de hand van een bekend fenomeen. Als passagier van
een rijdend voertuig (figuur 2)
flitsen, terwijl objecten verder weg in het landschap zich slechts traag lijken te verplaatsen.
De parallax is dus de waargenomen verschui
van de verplaatsing van de waarnemer.
opeenvolgende luchtfoto’s die opgenomen zijn
(Mikhail et al., 2001).
Hoe groter de parallax, hoe beter het stereos
Hoe het fotogrammetrisch proces digitaal gebeurt, in dit geval met behulp van de software
wordt besproken in hoofdstuk 5.
Stereoscopische parallax en stereovisie
.1 Stereoscopische parallax
en rechteroog zien eenzelfde object vanuit een verschillende hoek. Dit
kt het mogelijk om afstandsverschillen waar te nemen en dus ook reliëf te
zien. Het hoekverschil tussen beide ogen wordt de stereoscopische parallax genoemd. De
grootte van de parallax wordt beïnvloed door de lengte van de oogbasis en de afstand tot het
: Stereoscopische parallax vanuit een rijdend voertuig
24
Deze parallax kan uitgelegd worden aan de hand van een bekend fenomeen. Als passagier van
(figuur 2) lijken objecten die zich dichtbij bevinden snel voorbij te
flitsen, terwijl objecten verder weg in het landschap zich slechts traag lijken te verplaatsen.
arallax is dus de waargenomen verschuiving van een object, die uiteraard het
van de verplaatsing van de waarnemer. Een identieke situatie is waar te nemen bij twee
die opgenomen zijn met een bepaalde voor- en zijwaartse overlap
, hoe beter het stereoscopisch zicht is (Goossens, s.d.).
17
met behulp van de software
en rechteroog zien eenzelfde object vanuit een verschillende hoek. Dit
kt het mogelijk om afstandsverschillen waar te nemen en dus ook reliëf te
zien. Het hoekverschil tussen beide ogen wordt de stereoscopische parallax genoemd. De
grootte van de parallax wordt beïnvloed door de lengte van de oogbasis en de afstand tot het
Deze parallax kan uitgelegd worden aan de hand van een bekend fenomeen. Als passagier van
bjecten die zich dichtbij bevinden snel voorbij te
flitsen, terwijl objecten verder weg in het landschap zich slechts traag lijken te verplaatsen.
uiteraard het gevolg is
Een identieke situatie is waar te nemen bij twee
en zijwaartse overlap
is (Goossens, s.d.).
18
2.4.2 Stereovisie
Stereovisie of stereoscopisch zicht (figuur 3) is de mogelijkheid van het menselijk binoculair2
systeem (Mikhail et al., 2001) om een object vanuit twee verschillende posities tegelijk te
zien (Goossens, s.d.). Deze parallax wordt door het visueel systeem vertaald naar een indruk
van diepte (Mikhail et al., 2001). Op die manier wordt de mentale indruk gewekt van een
driedimensionaal model (Goossens, s.d.).
Figuur 3: Het principe van stereovisie
Bron: Mikhail et al., 2001, p.27
In de (stereo)fotogrammetrie wordt hiervan gebruik gemaakt. De waarnemer krijgt twee
beelden te zien door behulp van een kijksysteem (bijvoorbeeld een stereoscoop of
softwareprogramma). Dit systeem zorgt ervoor dat onze ogen enkel het beeld zien dat voor
dat bepaalde oog is bedoeld. Door de verschillen in parallax wordt een driedimensionaal beeld
waargenomen van de objecten op de foto’s (Mikhail et al., 2001).
2 Binoculair: met betrekking tot beide ogen (http://www.encyclo.nl, 3 april 2011).
19
2.5 Voor –en nadelen van fotogrammetrie
Een eerste belangrijk voordeel van de fotogrammetrie is dat de fotografische opnamen vanop
een afstand gebeuren. Moeilijk betreedbare terreinen kunnen zo omzeild worden (Goossens,
s.d.). Ook contact met het object kan vaak vermeden worden (Lambers & Remondino, 2008).
Ten tweede levert de techniek gedetailleerde fotografische beelden van het object. Ten derde
gebeurt de verwerking van de beelden (de restitutie) binnenskamers en leidt dit tot metrische
foto’s (Goossens, s.d.).
In het kader van archeologisch onderzoek of bij culturele monumenten is fotogrammetrie een
snelle en nauwkeurige methode om een driedimensionale documentatie te verkrijgen (Habib
et al., 2004).
Een nadeel van fotogrammetrie is dat de nauwkeurigheid (vooral qua hoogteligging) voor
topografische doeleinden iets kleiner is dan met gewone topografische methoden (Goossens,
s.d.). De beperkingen van fotogrammetrie kunnen in combinatie met een complex object
limieten opleggen bij het registreren, wat kan leiden tot een mindere nauwkeurigheid
(Ioannidis & Tsakiri, 2003).
20
3. LITERATUUROVERZICHT
3.1 Driedimensionale documentatie in archeologie
Indien we sites, monumenten en artefacten willen bewaren voor de volgende generatie is het
belangrijk over een gedetailleerde documentatie te beschikken (Habib et al., 2004). Het besef
hiervan leidt al enkele jaren tot een grotere vraag naar documentatie van cultureel erfgoed
zoals gebouwen, artefacten en standbeelden (Boehler & Marbs, 2004). Een grondige
documentatie kan namelijk leiden tot een goede analyse en interpretatie (Lambers &
Remondino, 2008). Optische 3D-visualisaties en metingen zijn hierbij een uitstekend
hulpmiddel (Lambers & Remondino, 2008). Verder kunnen deze technologieën gebruikt
worden bij de verspreiding van informatie naar een breder publiek (Pollefeys et al., 2003).
De voorbije jaren werden archeologische objecten vooral gedocumenteerd door foto’s en
tekeningen. Deze tonen slechts een tweedimensionaal beeld. Het driedimensionaal
documenteren van archeologische objecten voegt niet alleen een extra dimensie toe aan het
beeld. Deze kunnen ook gebruikt worden voor morfologische vergelijkingen en geven onder
andere de mogelijkheid om waarheidsgetrouwe replica’s te maken. Naast de gedetailleerde en
exacte informatie die je van de 3D-beelden kan bekomen, zijn ze eveneens een ideale
weergave voor het grote publiek. Het internet wordt vandaag de dag min of meer overspoeld
met software voor het creëren van 3D-beelden. Perfect ogende 3D-modellen zijn echter van
minder groot belang bij het precies en gedetailleerd documenteren van de objecten. Bij de
verwerking moet dus gelet worden op het verkrijgen van resultaten die een meerwaarde
hebben voor het archeologisch onderzoek (Lambers & Remondino, 2008). Metingen op 3D-
visualisaties kunnen eenvoudigweg gebeuren door middel van hiervoor dienende software,
aan de hand van de coördinaten of afstanden tussen de gemeten punten. In het bezit zijn van
het echte archeologische object is hierbij niet meer nodig, wat een enorm voordeel is wanneer
dat niet (meer) beschikbaar is (Heinz, 2002).
3D-visualisaties en bijhorende metingen hebben een aantal belangrijke voordelen (Lambers &
Remondino, 2008):
• bruikbaar op verschillende schalen;
• de gegevensverzameling kan gebeuren zonder contact met het archeologisch object,
waardoor schade vermeden wordt;
21
• het kan reeds gebruikt worden tijdens het archeologische veldwerk;
• er komen (nog) steeds nieuwe technieken, data, producten, enz.
(Lambers & Remondino, 2008).
3.2 Onderzoeksmethoden
Lambers en Remondino (2008) onderscheiden drie categorieën van optische 3D-
gegevensverzameling. Het gaat hier ten eerste om de image-based methoden waaronder de
fotogrammetrie en ten tweede om de range-based methoden waaronder laserscanning.
Tenslotte kan er ook gewerkt worden met een combinatie van beiden. Welke methode er
wordt gekozen is afhankelijk van verschillende aspecten zoals het te onderzoeken gebied,
budget, ervaring van de onderzoeker, enz. (Lambers & Remondino, 2008). Fotogrammetrie en
laserscanning zijn de meest gebruikte technieken voor het meten en documenteren van
archeologische objecten (Zheng et al., 2008).
3.2.1 Image-based: Close Range fotogrammetrie
De image-based methoden bieden tal van mogelijkheden (Pollefeys et al., 2003). Binnen de
archeologie kennen ze echter nog niet de vele toepassingen waarop men had gehoopt. Enkele
belangrijke criteria spelen hierbij een rol: de techniek mag niet te duur zijn; moet toepasbaar
zijn door niet opgeleide personen; en moet in realtime bruikbaar zijn (Dallas, 2001). Naar
Dallas’ (2001) mening is zulke apparatuur nu beschikbaar maar wordt deze nog te weinig
gebruikt.
Pollefeys et al. (2003) wijzen er op dat toepassingen van de image-based mehode nochtans
niet erg moeilijk zijn. Het volstaat om enkele foto’s uit verschillende standpunten te nemen.
Deze beelden mogen alsnog niet te veel verschillen van elkaar zodat de gebruikte software
automatisch overeenkomstige punten kan vinden. De foto’s kunnen genomen worden met een
gewone camera, die zelfs niet noodzakelijkerwijs gekalibreerd3 hoeft te zijn. Bijkomende
metingen zijn niet nodig bij het maken van een 3D-model. Om de globale schaal van de
reconstructie te bepalen kan een gekende lengte nuttig zijn. Ingemeten punten zijn eveneens
nodig voor de absolute lokalisatie van het object in de ruimte (Pollefeys et al., 2003).
3 Kalibratie is het afstellen van instrumenten zodat juiste waarden kunnen gemeten worden (http://www.encyclo.nl, 15 mei 2011).
22
De 3D-reconstructie van (kleine) objecten omvat, naar de mening van Zheng et al. (2008),
twee belangrijke zaken. Ten eerste het meten van de oppervlakte van een object. Deze
metingen kunnen gebruikt worden voor verder onderzoek. Ten tweede het verkrijgen van
realistische 3D-modellen (Zheng et al., 2008). Door de evulutie van digitale camera’s en het
verbeteren van kalibratietechnieken is volgens Zheng et al. (2008) de Close Range
fotogrammetrie geschikt voor het aanmaken van 3D-modellen van (kleine) objecten. Om een
goed en volledig 3D-beeld te bekomen is het nodig meerdere stereoparen met een korte basis
te gebruiken (Zheng et al., 2008). Om moeilijkheden tijdens het werkproces te vermijden
bespreken Zheng et al. (2008) enkele benaderingen die hiervoor een oplossing bieden
waaronder een draaiend platform gebruikt bij het fotograferen van de objecten en een
kalibratie op basis van een planair grid (Zheng et al., 2008). Ondanks hun oplossingen
besluiten Zheng et al. (2008) dat er zoveel complexe objecten bestaan met een verschillende
vorm waardoor de technieken en gebruikte apparaten eventueel nog aanpassingen nodig
hebben.
3.2.2 Range-based: laserscanning
Voor het meten van objecten kan onder andere gebruik gemaakt worden van laserscanning
(Zheng et al., 2008), wat behoort tot de groep van range-based technieken (Lambers &
Remondino, 2008). Naast laserscanning wordt vaak ook gesproken over 3D-scanning
(Boehler & Marbs, 2004). Dit wordt door Boehler en Marbs (2004) omschreven als een
surface-based driedimensionale meettechniek. Hiermee wordt een grote hoeveelheid punten
of een puntenwolk bekomen (Boehler & Marbs, 2004).
De recente vooruitgang in terrestrische laserscanning geeft duidelijk aan dat de techniek
bruikbaar is voor het registreren van architecturale en archeologische zaken. Vooral voor
complexe objecten waaronder sculpturen. Het is echter zeker niet zo dat alle andere
technieken (waaronder fotogrammetrie) daarom vervangen kunnen worden door het gebruik
van laserscanning. Ook aan deze methode zijn enkele (technische) moeilijkheden verbonden.
Zo is het data management niet evident door de grote hoeveelheid gegevens op het terrein en
de eis naar een geavanceerde verwerking. Verder verschillen het type en formaat van de
uiteindelijke producten van de gekende en / of verwachte producten bij de eindgebruikers
(Ioannidis & Tsakiri, 2003).
23
3.2.3 Combinatie
Bij het documenteren van grote en / of complexe objecten wordt vaak een combinatie van
laserscanning en fotogrammetrie gebruikt (Ioannidis & Tsakiri, 2003). Zo bespreekt het
onderzoek van Ioannidis en Tsakiri (2003) het registreren van een Hermes beeld aan de hand
van een combinatie van laserscanning en fotogrammetrie. Er werd een volledige
stereoscopische fotografische documentatie aan de hand van Close Range fotogrammetrie
uitgevoerd en een laserscanning aan de hand van een terrestrische laserscanner. Het
standbeeld werd omhuld door een houten stelling waarop de apparaten konden geplaatst
worden. De datacollectie voor het fotogrammetrische onderdeel gebeurde aan de hand van een
totaalstation (voor het opmeten van de targets) en twee camera’s. De targets werden (zoals
ook in dit onderzoek) in de omgeving van het beeld aangebracht en niet op het beeld zelf. Wel
werden enkele opvallende punten op het beeld (natural control points) gebruikt als target. De
foto’s werden opgenomen met twee verschillende camera’s en uiteindelijk werden
tweeëntwintig stereoparen bekomen. Als laserdata werden 649 scans genomen. De
verwerking van beide methoden gebeurde apart, waarna ook beide resultaten gecombineerd
werden (Ioannidis & Tsakiri, 2003).
De geometrie van een object kan volledig vastgelegd worden door een gecombineerd gebruik
van fotogrammetrie en laserscanning. De beperkingen van het object zelf kunnen verminderd
worden door de beschikbaarheid van een grote hoeveelheid data. Daardoor kunnen nieuwe
producten ontwikkeld worden waaronder 3D-orthofoto’s4 (Ioannidis & Tsakiri, 2003).
3.3 Discussie
Zowel de meer traditionele methode, fotogrammetrie, als de nieuwere methode,
laserscanning, worden gebruikt voor het documenteren van archeologische objecten. Volgens
Dallas (2001) zijn er nog te weinig toepassingen van fotogrammetrie gebruikt in de
archeologie. De laatste jaren is hier echter langzaam verandering in gekomen (Pollefeys et al.,
2003; Boehler & Marbs, 2004; Lambers & Remondino, 2008). Boehler en Marbs (2004)
onderzochten aan de hand van enkele casussen welke methode eventueel betere resultaten
oplevert. De auteurs (Boehler & Marbs, 2004) besluiten echter dat elke methode zijn voor –en
4 3D-orthofoto’s zijn een projectie van een orthofoto op een dicht DTM van een object, bijvoorbeeld een puntenwolk van laserscanning (Ioannidis & Tsakiri, 2003).
24
nadelen heeft en er geen ‘beste methode’ bestaat. Het lijkt vaak aan te raden een combinatie
van zowel laserscanning en fotogrammetrie te gebruiken (Boehler & Marbs, 2004).
Verder maken Boehler en Marbs (2004) een onderscheid aan de hand van de vorm van het te
documenteren object. Volgens hun mening is de fotogrammetrie perfect bruikbaar voor
objecten die vooral te beschrijven zijn aan de hand van “[…] point- or line-based structures
[…]” (Boehler & Marbs, 2004). De auteurs verwijzen hierbij ook naar het aanmaken van
orthofoto’s. Volgens hen zijn deze echter enkel bruikbaar voor vlakke, regelmatige objecten
(Boehler & Marbs, 2004) In het kader van deze masterproef werden echter ook minder
regelmatige objecten zonder veel problemen gedocumenteerd aan de hand van orthofoto’s.
Ook Pollefeys et al. (2003) bespreken dat de image-based methoden, waaronder
fotogrammetrie, tal van mogelijkheden hebben en zelfs niet ingewikkeld moeten zijn.
Waar Boehler en Marbs (2004) aannemen dat voor erg complexe en onregelmatige
archeologische objecten het best gebruik gemaakt wordt van laserscanning, zijn andere
auteurs (Ioannidis & Tsakiri, 2003) het daar niet volledig mee eens. Ioannidis en Tsakiri
(2003) wijzen erop dat ook de laserscanning nadelen heeft, bijvoorbeeld de grote hoeveelheid
data, en dus zeker niet alle andere registratietechnieken kunnen vervangen. Boehler en Marbs
(2004) nemen aan dat een combinatie van beide methoden het best mogelijke resultaat geeft.
Ook Koch en Kaehler (2009) besluiten dat door het combineren van laserscanning en
fotogrammetrie resultaten verkregen worden met een hoge nauwkeurigheid en veel
detailweergave. Volgens de auteurs (Koch & Kaehler, 2009) is het combineren van de beide
onderzoeksmethoden “[…] the key to get best results with a reasonable amount of time, work
and equipment” (Koch & Kaehler, 2009).
25
4. GEGEVENSVERZAMELING
4.1 De archeologische objecten5
Om de documentatie van archeologische objecten aan de hand van stereografie optimaal te
testen werden zeven verschillende archeologische objecten gebruikt. De objecten werden
uitgeleend door het Archeologisch Museum ‘Het Pand’ van de Vakgroep Archeologie van de
Universiteit te Gent (onder leiding van Dr. Patrick Monsieur) (bijlage 1).
De zeven objecten dateren niet alleen allemaal uit een andere periode, ze verschillen ook in
kleur en grootte. Daardoor kunnen we zeker zijn dat de vooropgestelde methodologie en de
resultaten voor een brede waaier van objecten gelden.
4.1.1 Attische pyxis (inventarisnummer 12)
Een pyxis is een variant binnen het Griekse aardewerk. Het is een klein potje dat onder andere
gebruikt wordt om cosmeticaproducten of sieraden in te bewaren. Vaak heeft het een deksel
en een platte bodem (http://www.encyclo.nl, 31 maart 2011).
Foto 1: Roodfigurige Attische pyxis
Bron: eigen onderzoek
5 De tekst omtrent de archeologische objecten is voornamelijk gebaseerd op de verkregen informatie van Dr. Patrick Monsieur (Vakgroep Archeologie, Universiteit Gent) en de Catalogue du Musée des Antiquités de l’Université de Gand (Maertens de Noordhout, 1938), tenzij anders vermeld. In bijlage 1 bevindt zich de ontvangen inventaris waarnaar verwezen wordt.
26
De gefotografeerde pyxis (foto 1) dateert uit de vijfde eeuw voor Chr. en is afkomstig uit
Athene of omgeving. Vermoedelijk werd het aardewerken potje gevonden in de necropool
van Aixone in 1819. De figuren werden beschilderd in de roodfigurige stijl. De functie van de
pyxis is funerair en meer specifiek gaat het hier om een zalfpotje (Monsieur, persoonlijke
mededeling, 24 maart 2011). De pyxis is 5,5 cm hoog6 en 7,4 cm breed. Op zijn breedste punt
meet het 8,5 cm.
4.1.2 Italo-Etruskisch schaaltje op hoge voet (inventarisnummer 17)
De schaal op hoge voet (foto 2) dateert uit het einde van de vierde of uit de derde eeuw voor
Chr.. Het werd vermoedelijk geproduceerd in Latium of Zuid-Etrurië en werd gevonden in
een necropool in Midden-Italië. De schaal behoort tot de ‘Genucilia-groep7’ en is versierd met
een zwartverglaasd8 kyme-motief9. De functie van het schaaltje is funerair (Monsieur,
persoonlijke mededeling, 24 maart 2011). Het schaaltje heeft een hoogte van 4,7 cm en is 14
cm breed.
Foto 2: Italo-Etruskische schaal op hoge voet
Bron: eigen onderzoek
6 Alle afmetingen zijn bij benadering en zelf gemeten. 7 De ‘Genucilia-groep’ bevat duidelijk te onderscheiden roodfigurige Etruskische schalen. De schalen zijn ondiep. Verder hebben ze een brede gewelfde rand. Meestal hebben de schalen een korte stam en een bredere voet (Bilde & Poulsen, 2008). 8 Verglazen: door verhitten of smelten een glasachtige substantie bekomen (http://www.encyclo.nl, 31 maart 2011). 9 Kyme (It. Cumae) was een Griekse kolonie in Italië (Reimer, 2004). Het is niet gekend of hier in dit geval naar verwezen wordt.
27
4.1.3 Zuid-Italisch-Grieks unguentarium (inventarisnummer 1238 of 1239)
Unguentaria waren voornamelijk bedoeld voor het bewaren van geuroliën
(http://www.bodemvondstenwereld.nl, 31 maart 2011). Het exemplaar uit ‘Het Pand’ (foto 3)
dateert uit de derde eeuw voor Chr. en werd gevonden in Sicilië in de necropool Agrigente.
Het werd lokaal of regionaal geproduceerd. De functie van dit aardewerk is funerair, meer
specifiek voor het bewaren van olie of parfum (Monsieur, persoonlijke mededeling, 24 maart
2011). Dit unguentarium is 8,9 cm hoog.
Foto 3: Zuid-Italisch-Grieks unguentarium
Bron: eigen onderzoek
4.1.4 Romeinse firmalamp10 met dubbele snuit (geen inventarisnummer)
De herkomst van deze lamp (foto 4) is vermoedelijk het Rijnland of Keulen. De vindplaats is
niet gekend. De lamp dateert uit de tweede eeuw na Chr.. Verder is de lamp een imitatie van
de Italiaanse productie. De functie is niet duidelijk (Monsieur, persoonlijke mededeling, 24
maart 2011). De lamp is, zonder de snuit meegerekend, 13,8 cm lang en 10,2 cm breed. De
hoogte is 6 cm.
10 Firmalampen worden zo genoemd omdat ze in grote hoeveelheden, als het ware in fabrieken, werden geproduceerd in het volledige Romeinse Rijk (http://www.ancientlamps.com, 23 mei 2011).
28
Foto 4: Romeinse firmalamp
Bron: eigen onderzoek
4.1.5 Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel (geen
inventarisnummer)
De vindplaats van deze dakpan of baksteen (foto 5) is niet gekend. De steen werd
geproduceerd in een legerkamp voor hulptroepen aan de Main nabij Gross-Grotzenburg (in de
omgeving van Frankfurt). De dakpan / baksteen dateert uit de periode tussen de eerste en
derde eeuw na Chr. en heeft een architecturale functie (Monsieur, persoonlijke mededeling,
24 maart 2011). Deze steen is zo’n 21 cm lang en breed. Op de dakpan / baksteen is duidelijk
een (volledige) stempel zichtbaar: COH(ors) IIII VIND(elicorum) (Monsieur, persoonlijke
mededeling, 24 maart 2011). Een cohors is een deel van een Romeins legioen (Reimer, 2004).
Vindelicorum staat voor ‘van de Vindelici’, wat verwijst naar de plaats Augusta Vindelicorum
(het hedendaagse Ausburg) die ontstaan was uit een legerkamp. Deze bevond zich in Raetia.
Raetia was een Romeinse provincie die vandaag de dag op grondgebied van onder andere
Zwitserland en Duitsland ligt. De stempel verwijst dus vermoedelijk naar het vierde cohors
dat in Vindelicorum gelegerd was11 (http://www.augsburg.de, 23 mei 2011).
11 De verklaring van de stempel werd niet beschreven in de verkregen informatie of geraadpleegde literatuur. Deze uitleg kan dus fouten bevatten.
29
Foto 5: Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel
Bron: eigen onderzoek
4.1.6 Grafurne (inventarisnummer 100)
Deze grafurne (foto 6) uit de Late Bronstijd (circa 1100-800 voor Chr.) werd gevonden in de
necropool te Aalter-Oostergem (Oost-Vlaanderen) in graf 13. De urne werd lokaal / regionaal
geproduceerd en is handgemaakt. De urne heeft een eivormig lichaam met een rechtopstaande
rand. Dit aardewerk werd in een funeraire context gebruikt voor het opbergen van asresten
(Monsieur, persoonlijke mededeling, 24 maart 2011). De urne is 23 cm hoog en 13,7 cm
breed (gemeten aan de bovenrand).
Foto 6: Late Bronstijd grafurne
Bron: eigen onderzoek
30
4.1.7 Geglazuurde grote veldfles (inventarisnummer 1098)
Deze grote veldfles (foto 7) dateert uit de zestiende eeuw na Chr. en werd geproduceerd in
Bouffioulx (Henegouwen). De vindplaats is onbekend. De fles heeft een oranjebruine kleur
met een grijzige schijn en heeft zes oren (Monsieur, persoonlijke mededeling, 24 maart 2011).
Foto 7: Geglazuurde Middeleeuwse veldfles
Bron: eigen onderzoek
4.2 Het referentiekader of frame
Het frame (foto 8), gebruikt voor het fotograferen van de archeologische objecten, de
laserscanning en het bekomen van de coördinaten, werd vervaardigd uit hout. De afmetingen
bedragen 54 cm voor de langste zijde en 44,5 cm voor de korte. In elke hoek van het frame
werden vijf houten balkjes van verschillende hoogte geplaatst. Dit zodat de targets een
verspreiding in hoogte (of z-waarde) zouden hebben. Bovenaan kregen de balkjes twee
schuine zijden van 45° waarop een target kon worden aangebracht. De schuine zijden werden
niet allemaal in dezelfde richting geplaatst zodat er vanuit elk zijaanzicht voldoende targets
zichtbaar zouden zijn.
31
Foto 8: Frame gebruikt bij het fotograferen, inmeten van de targets en de laserscanning
Bron: eigen onderzoek
De gebruikte targets zijn black and white targets. Deze werden getekend in AutoCAD en
afgeprint op zelfklevend papier. In totaal werden tweeënveertig12 targets op het frame
aangebracht. Deze bevinden zich op de onderplank van het frame, de schuine zijden van de
balkjes en de zijkanten van de balkjes (foto 8 en bijlage 2). Elk target kreeg een benaming
die ook aangebracht werd op het frame. In eerste instantie gebeurde de benaming van de
targets volgens hun plaats. Nadien werd deze naam omgezet naar een numerieke naam die in
VirtuoZoNT kon gebruikt worden (tabel 1).
12 Dit werden er later vijfenzestig door het toevoegen van nieuwe targets (zie hoofdstuk 4.4).
32
Tabel 1: Benaming van de targets
Bron: eigen onderzoek
origineel numeriek origineel numeriek origineel numeriek m 1000 l3 1014 l8 1027 o1 1001 l 1015 r2 1028 o2 1002 r5 1016 r1 1029 o 1003 o4 1017 b2 1030 o5 1004 o8 1018 b3 1031 o6 1005 r3 1019 b5 1032 o9 1006 r7 1020 b6 1033 r 1007 b4 1021 l7 1034 r4 1008 m2 1022 o7 1035 m6 1009 o3 1023 m3 1036 b7 1010 r6 1024 m4 1037 b 1011 l5 1025 b1 1038 m1 1012 l6 1026 l4 1039 l2 1013
De targets werden in de latere verwerking de zogenaamde grondcontrolepunten (GCP). Aan
de hand van de bekomen coördinaten van deze punten konden de objecten georiënteerd
worden in de ruimte.
4.3 Opmeten van de targets
De targets op het frame werden ingemeten aan de hand van een laserscanner Leica HDS6100
(bijlage 3) en verwerkt aan de hand van bijhorende software Cyclone 7.1.1. De gebruikte
laserscanner is een zogenaamde Phase-Based scanner. Phase-Based scanners sturen een
constante straal uit (www.smartgeometrics.com, 11 mei 2011). De reflectie wordt opgevangen
en het faseverschil tussen de uitgezonden en ontvangen golf wordt gemeten waardoor onder
andere afstanden kunnen gemeten worden. Deze scanners hebben een hoge scansnelheid, een
hoge resolutie en bijgevolg een hoge precisie (De Wulf, persoonlijke mededeling, 16
november 2010).
Er werd vanuit vier verschillende posities een scan gemaakt (bijlage 2). Dit om alle targets
zeker gescand te hebben. Vanuit elke scanpositie werd een preview scan gemaakt, dit is een
ruwe scan van de volledige bereikbare ruimte die de scanner in één keer kan scannen. Op deze
ruwe scan werd handmatig aangeduid welk deel van de scan opnieuw moest worden gescand
33
met een erg hoge puntdensiteit. De resolutie13 werd hierbij ingesteld op highest. Bij deze
instelling is de nauwkeurigheid van de scanner 7,9 mm bij een afstand van 25 m tot het
object. Als we bij onze scanning uitgaan van een afstand tot het frame van een tweetal meter,
bekomen we een resolutie (en nauwkeurigheid) van 0,632 mm.
Er werden vier scans bekomen met deze hoge resolutie: ArcheoFrame_001;
ArcheoFrame_kl002; ArcheoFrame_kl003; ArcheoFrame_kl004. Deze vier scans
resulteerden in vier puntenwolken die samengevoegd werden tot één wolk. Dit gebeurde door
op elke scan het centrum van de targets handmatig aan de duiden, een label (naam) te geven
en een registratie uit te voeren. Na deze registratie kon een lijst bekeken worden waarop de
grootte van de gemaakte fouten worden weergeven. Deze lijst toont de fout voor elk target.
Een totale RMSE van de volledige puntenwolk kan niet worden weergegeven omdat enkel de
targets gekende punten in de wolk zijn waarvan de fout kan berekend worden. Na het
bekijken van deze lijst werd duidelijk dat naast de handmatig aangeduide targets, de software
ook automatisch enkele targets had gekoppeld. Aangezien deze laatste foutief waren, werden
deze uitgeschakeld en dus niet gebruikt bij het koppelen van de vier puntenwolken. Verder
werd ervoor gekozen een fout toe te laten van 3 mm. Overeenkomende targets die aangeduid
werden met een fout van meer dan 3 mm werden eveneens uitgeschakeld en bijgevolg niet
gebruikt bij het koppelen van de wolken. Er werd één fout van 5 mm waargenomen en drie
van 4 mm. Uiteindelijke werden zo dus vier targets uitgeschakeld. Vervolgens werden alle
puntenwolken aaneengekoppeld tot één puntenwolk (figuur 4). Op die manier waren ook de
coördinaten van de targets gekend. De coördinaten werden opgeslagen als een *.txt-bestand
(originelelasercoördinatenGCP.txt).
Deze coördinaten van wat later de grondcontrolepunten zouden zijn, staan in een lokaal
stelsel. Het is geen vereiste deze coördinaten te kennen in bijvoorbeeld het Lambert72-stelsel
omdat de archeologische objecten niet in ‘een grotere ruimtelijke omgeving’ moeten geplaatst
worden.
13 De resolutie is de stapgrootte (Antrop & De Maeyer, 2005) of het aantal pixels per grootte-eenheid (http://www.encyclo.nl, 14 mei 2011).
34
Figuur 4: De geregistreerde (of gekoppelde) puntenwolk met aanduiding van de targets / grondcontrolepunten
Bron: eigen onderzoek
4.4 Tweede laserscan met extra targets
Op de foto’s werd snel duidelijk dat er bij bepaalde zijaanzichten net voldoende of
onvoldoende grondcontrolepunten zichtbaar waren. Daarom werden op het frame
drieëntwintig extra targets aangebracht (bijlage 2). In tegenstelling tot de eerste groep targets
kregen de nieuwe meteen een numerieke naam (2000 tot en met 2022). Het opmeten van de
targets gebeurde daarna op dezelfde manier als de bovenvermelde. Bij het koppelen van de
vier nieuwe puntenwolken werd één target uitgeschakeld met een fout van 8 mm en één
target met een fout van 5 mm. Beiden werden dus niet gebruikt bij koppelen van de
puntenwolken. De coördinaten van de targets werden opnieuw opgeslagen als *.txt-bestand
(coördinatenlaserorigineel2.txt).
4.5 Rotatie van het assenstelsel
Het assenstel bij luchtopnamen (figuur 5 A.) wordt gevormd door de vliegrichting of –as (x-
as). Loodrecht op deze x-as ligt de y-as. Een opwaartse en / of neerwaartse beweging van het
vliegtuig wordt weergegeven door de z-as. Bij terrestrische opnamen (figuur 5 B.) ligt de x-as
35
evenwijdig met de (bijvoorbeeld) gefotografeerde muur. Loodrecht hierop ligt de y-as. De z-
as geeft de afstand tot het object weer (Goossens, persoonlijke mededeling, 28 september
2010).
Figuur 5: Assenstelsel bij luchtopnamen (A.) en terrestrische opnamen (B.)
(de assen liggen in de praktijk loodrecht op elkaar)
Bron: eigen onderzoek
Na het opmeten van de coördinaten van de grondcontrolepunten met behulp van een
laserscanner (zie hoofdstuk 4.3 en 4.4) lag het assenstelsel binnen het frame echter niet
evenwijdig met één van de zijden van het frame. Dit zou dus voor problemen zorgen bij de
verwerking in VirtuoZoNT. Daarom werd het assenstelsel geroteerd. Daarbij werd target o of
1003 als nulpunt gekozen. De rotatie van het assenstelsel gebeurde dus rond dit punt. De x-as
werd evenwijdig gelegd met de rechterzijde (r) van het frame. Daarom werd target b of 1011
gekozen als tweede punt waardoor de x-as zou lopen.
Om van target 1003 het nulpunt te maken werden de andere coördinaten verminderd met de
x-, y- of z-waarde van dat punt. Een tweede aspect bij een rotatie is de rotatiehoek (φ). Deze
werd berekend aan de hand van target b of 1011, met volgende formule:
φ = -arctan (y-waarde/x-waarde)
36
Om de x- en y-coördinaten van alle punten te berekenen volgens een rotatie om target 1003
met hoek φ kunnen volgende formules gebruikt worden:
x’ = x * cos φ – y * sin φ
y’ = x * sin φ + y * cos φ
Uit praktische redenen werd het assenstelsel daarna verschoven zodat het buiten het frame
kwam te liggen. Dit werd gedaan door bij de x- en y-waarden een constant getal (100) bij te
tellen. De coördinaten werden op dat moment nog steeds weergegeven in meter. Om dus
tenslotte de waarden van de coördinaten in millimeter om te zetten werd alles
vermenigvuldigd met 1000.
Figuur 6: Het lokaal assenstelsel na rotatie (rode stippellijn) en verschuiving (rood)
Bron: eigen onderzoek
X
Y X
Y
37
De coördinaten van het geroteerde assenstelsel (figuur 6) kunnen gebruikt worden bij de
verwerking van foto-opnamen met een bovenaanzicht (gezien vanuit zijde r) van een object.
Voor de zijaanzichten moet er rekening mee worden gehouden dat er vanuit een ander
standpunt naar de objecten wordt gekeken. Voor elk zijaanzicht verandert het assenstelsel dus
nog een keer. Zo verwisselen de y- en z-as bij een zijaanzicht gericht naar zijde r. Verder
wordt de x-as nu de –x-as. Bij een zijaanzicht l wordt de y-as de –z-as; de z-as wordt de y-as;
en de x-as blijft de x-as. Bij een aanzicht naar zijde b wordt de y-as de –x-as; de x-as wordt de
–z-as en de z-as wordt de y-as. Bij een aanzicht naar zijde o wordt de x-as de z-as; de y-as
wordt de x-as; en de z-as wordt de y-as. Deze veranderingen van het assenstelsel door het
bekijken vanuit verschillende zichten is duidelijk weergegeven in tabel 2 en op figuur 7.
Tabel 2: Verandering assenstelsel naargelang zijaanzicht
Bron: eigen onderzoek
bovenaanzicht x y z
zijaanzicht r -x z y
zijaanzicht l x -z y
zijaanzicht b -z -x y
zijaanzicht o z x y
Figuur 7: Assenstelsel voor elk (zij)aanzicht: bovenaanzicht, zijaanzicht r, zijaanzicht l, zijaanzicht b, zijaanzicht o: elke kleur staat voor een bepaald zijaanzicht en de pijlen duiden de kijkrichting aan
Bron: eigen onderzoek
X -X X -Z Z
Z Y Y Y Y
Y Z -Z -X X
38
Omdat er tijdens de verwerking in VirtuoZoNT problemen opdoken wanneer coördinaten een
negatieve z-waarde hadden werden de z-waarden nog (lichtjes) aangepast. Dit wordt
besproken in hoofdstuk 6.2.
Voor elk zijaanzicht en het bovenzicht werd apart een text file gemaakt met daarin de
coördinaten. Enkel de coördinaten van de zichtbare targets werden in deze text files
opgeslagen (BOVENAANZICHT.txt; ZIJAANZICHTRECHTS.txt; ZIJAANZICHTLINKS.
txt; ZIJAANZICHTBOVEN.txt; ZIJAANZICHTONDER.txt).
4.6 Fotograferen van de objecten
4.6.1 De camera en de opnameomstandigheden –en instellingen
Alle foto’s werden genomen met een digitale spiegelreflexcamera Nikon D5000 met AF-S
DX Nikkor 18-105mm f/3.5-5.6G ED VR lens. De specificaties van zowel de camera als de
lens zijn te vinden in bijlage 4.
Alle opnamen gebeurden binnen. Naar gelang de lichtinval in de ruimte werden de
instellingen waaronder ISO, diafragma en sluitertijd aangepast. De belichting van een foto is
namelijk afhankelijk van deze drie instellingen (http://fotografie-tips.nl, 16 april 2011).
De ISO-waarde drukt de lichtgevoeligheid van de film of sensor uit. Bij een hogere ISO-
waarde is het mogelijk een foto te nemen in donkere omstandigheden zonder de flits te
gebruiken. Een nadeel van een hogere ISO-waarde is de resolutie die verandert
(http://fotografie-tips.nl, 16 april 2011). De meeste foto’s genomen in het kader van dit
onderzoek gebeurden met een ISO-waarde van 200 (de laagste numerieke waarde van de
gebruikte camera).
Hoe lang de sensor belicht kan worden is afhankelijk van de ingestelde sluitertijd. Deze wordt
uitgedrukt als 1/x van een seconde; 1/500 wil dus zeggen een sluitertijd van 1/500ste seconde.
Als er weinig licht is, zoals bijvoorbeeld ’s avonds, is een langere sluitertijd nodig om
voldoende licht op de sensor te laten vallen. Wanneer voor een lange(re) sluitertijd gekozen
wordt, is het beter de camera op een statief te plaatsen om beweging in het beeld te
voorkomen (http://fotografie-tips.nl, 16 april 2011).
39
Het diafragma (figuur 8) geeft weer hoe groot de lensopening is en bepaalt eveneens de
scherptediepte. Een groot diafragma laat veel licht toe en bezit een grote scherptediepte.
Wanneer gekozen wordt voor een groot diafragma zal de sluitertijd verkorten als de ISO-
waarde dezelfde blijft. Dit kan handig zijn om bijvoorbeeld binnen te fotograferen
(http://fotografie-tips.nl, 16 april 2011). Een (te) groot diafragma is in de fotogrammetrie
echter geen goede optie, het zorgt namelijk voor grotere vervormingen in de foto’s. Bij de
opnamen van een stereopaar is het dus aangewezen gebruik te maken van een statief zodat een
kleiner diafragma en een langere sluitertijd mogelijk worden. Verder zorgt ook een kleinere
focusafstand voor meer vervormingen (Goossens, persoonlijke mededeling, 5 oktober 2010).
Binnen dit onderzoek werd gekozen voor een focusafstand van 50 mm voor de zijaanzichten
en rond de 30 mm voor de bovenaanzichten (zie hoofdstuk 6.1.3).
Figuur 8: De diafragmareeks
Bron: http://www.xs4all.nl/~wiskerke/artikelen/basis1.htm#aperture, 16 april 2011
De foto’s gebruikt bij de latere verwerking werden opgenomen met een statief om beweging
en andere fouten te vermijden. Elke reeks foto’s van een bepaald object met een bepaalde
achtergrond bestaat uit tien foto’s: een stereopaar (=twee foto’s) van het bovenaanzicht; een
stereopaar van het zijaanzicht r; een stereopaar van het zijaanzicht l; een stereopaar van het
zijaanzicht o; een stereopaar van het zijaanzicht b. Het object werd uiteraard niet meer
verplaatst zodra de eerste foto genomen werd. De foto-overlap bedroeg steeds rond de 80 à
90%. Alle foto’s werden genomen in RAW-formaat14. Door middel van Adobe Photoshop
werden de foto’s omgezet naar TIFF-formaat. Tegelijkertijd kreeg elke foto een nieuwe
(numerieke) naam.
In bijlage 5 is een inventaris te vinden van alle foto’s die genomen werden.
14 RAW is een bestandsformaat van foto’s. Het zijn “ruwe” of onbewerkte beelden (http://www.luminous-landscape.com, 16 april 2011).
40
4.6.2 Achtergrond bij het fotograferen
Op de ondergrond van het frame en op de losstaande achtergrond werd telkens eerst een
achtergrond aangebracht. De gebruikte achtergronden zijn eenvoudigweg stukken
behangpapier, cadeaupapier of zelfgemaakte achtergronden met verschillende patronen. De
achtergronden waren belangrijk voor de verwerking van de foto’s in VirtuoZoNT (zie
hoofdstuk 5). Tijdens de relatieve oriëntatie gaat de software namelijk op zoek naar
overkomende punten in het linker- en rechterbeeld. Dit gebeurt door een automatische
beeldherkenning gebaseerd op beeldpiramiden. De foto’s worden door het programma op
grote schaal bekeken en contrasterende zaken worden onderscheiden (Goossens, s.d.).
Aangezien er op voorhand niet bekend was welke soort achtergronden het beste geschikt
waren voor de verwerking werden enkele verschillende uitgeprobeerd15. Al deze
achtergronden werden, voor ze gebruikt werden voor de eigenlijke foto’s, gefotografeerd en
ingeladen in VirtuoZoNT. Er werd hierbij vooral gelet op hoeveel homologe punten de
software vond op de achtergrond en het object. De achtergronden waarbij de software een
voldoende groot aantal overeenkomstige punten16 kon aanduiden werden uiteindelijk gebruikt
voor de foto’s met archeologische objecten.
Er werden uiteindelijk vijf achtergronden overgehouden (foto 9):
1. blauw-grijs gestippeld
2. grijs met grijs/witte spikkels
3. wit met zwarte spikkels
4. rood met donkerrode figuren
5. kleurrijk gespikkeld
Foto 9: (links naar rechts) details van achtergronden 1, 2, 3 en 4. Achtergrond 5 is niet duidelijk weer te geven in detail.
Bron: eigen onderzoek
15 Er werden geen exacte resultaten van deze test bijgehouden. De meeste achtergronden waren heel duidelijk wel of niet bruikbaar. 16 Een aantal honderden punten zijn vereist voor een goede relatieve oriëntatie. Hoe meer punten de software kan onderscheiden, hoe beter.
41
Tijdens de verwerking bleek, ondanks het vooraf testen van de achtergronden, dat er soms
toch nog een minder groot aantal overeenkomstige punten gevonden werden. Dit werd
opgelost door handmatig punten bij aan te duiden. Twee achtergronden bleken meestal de
beste resultaten te geven bij de automatische relatieve oriëntatie: de blauw-grijs gestippelde
en de rode met donkerrode figuren. Er werd dan ook vooral met deze achtergronden gewerkt.
Naast deze twee werden ook foto’s verwerkt met achtergrond 2 (grijs met grijs/witte
spikkels), die in de desbetreffende gevallen goede resultaten gaf. De foto’s met andere
achtergronden werden bij de uiteindelijke verwerking niet meer gebruikt (zie ook hoofdstuk
7).
42
5. STEREOCOMPILATIE AAN DE HAND VAN VIRTUOZONT
Na het fotograferen van de objecten kon gestart worden met de verwerking van de stereoparen
in de software VirtuoZoNT. Deze software is oorspronkelijk bedoeld voor de
fotogrammetrische verwerking van lucht –en satellietfoto’s maar kan ook voor terrestrische
opnamen gebruikt worden, mits het heroriënteren van het assenstelsel (zie hoofdstuk 4.5). Het
verwerkingsproces omvat verschillende stappen waaronder de relatieve oriëntatie, de absolute
oriëntatie, het aanmaken van epipolaire beelden, de beeldmatching en tenslotte het aanmaken
van eindproducten zoals een orthofoto en een DEM. Het proces verloopt grotendeels
automatisch maar kan aangepast en verbeterd worden door handmatig zaken te veranderen
(prepare for match en match edit).
5.1 Voorbereiding
Voor elk stereopaar werd een nieuw block17 en model18 aangemaakt. Alle blocks en modellen
kregen een gelijkaardige naam: bijvoorbeeld block11boven. Het eerste cijfer geeft aan welk
object de foto weergeeft; het tweede cijfer geeft aan welke achtergrond er werd gebruikt; de
letter/het woord geeft aan welk zijaanzicht er afgebeeld is.
Tabel 3: Benaming van de blocks en modellen
Bron: eigen onderzoek
Eerste cijfer=object Tweede cijfer=achtergrond Letter=(zij)aanzicht
1=Attische pyxis 1=blauw-grijs gestippeld boven=bovenaanzicht
2=Italo-Etruskisch schaaltje 2=grijs met grijs/witte spikkel r=zijaanzicht rechts
3=Unguentarium 3=wit met zwarte spikkels l=zijaanzicht links
4=Romeinse firmalamp 4=rood met donkerrode figuren b=zijaanzicht boven
5=Romeinse dakpan/baksteen 5=kleurrijk gespikkeld o=zijaanzicht onder
6=Bronstijd grafurne
7=Geglazuurde veldfles
17 Een block bevat alle beelden binnen een project (Goossens, persoonlijke mededeling, 26 oktober 2010). In dit geval werd per zijde van het object een nieuw block aangemaakt. 18 Een model bestaat steeds uit twee beelden (een linker en een rechter) (Goossens, persoonlijke mededeling, 26 oktober 2010).
43
Bij het aanmaken van de blocks en modellen werden verschillende parameters ingesteld. Zo
werd bij het aanmaken van een block de Ground Spacing Distance en de DEM spacing
ingevuld. Om het verwerkingsproces vlot te laten verlopen werden de standaardinstellingen
gebruikt. Om uiteindelijk voldoende nauwkeurige orthofoto’s te bekomen werd ervoor
gekozen de GSD op 0,1 mm en de DEM spacing op 0,2 mm in te stellen. Dit betekent dat 1
pixel op de foto overeenkomt met 0,1 mm in de werkelijkheid. Ook de schaal van de foto’s
werd bij benadering ingevuld. Verder werd bij het aanmaken van een model de image overlap
genoteerd en werd een text file met de juiste coördinaten ingeladen.
Voordat de foto’s konden worden ingeladen werden deze omgezet van TIFF-formaat naar vz-
formaat omdat de software enkel deze beelden kan verwerken.
5.2 Relatieve oriëntatie
De relatieve oriëntatie (figuur 9) is het plaatsen van de beelden ten opzichte van elkaar zoals
tijdens de opnamen (Dowman & Scott, 1980). In VirtuoZoNT verloopt dit proces automatisch
(Goossens, s.d.). Daarbij zoekt de software automatisch naar overeenkomstige punten op het
linker- en rechterbeeld. Een honderdtal punten is een vereiste voor een goede matching van de
beelden. Indien er automatisch niet voldoende gevonden werden, werden er manueel
overeenkomstige punten aangeduid. Andere slecht overeenkomende, of buiten het frame
liggende punten werden verwijderd. Om problemen te vermijden werd een foto soms op
voorhand bewerkt aan de hand van Adobe Photoshop. Daarbij werden de gebieden naast de
achtergrond en het object (zoals de muur, een raam, enz) “weggeveegd” aan de hand van de
eraser tool. Zo werd uiteindelijk alleen op de gebruikte achtergrond en het object zelf naar
overeenkomstige punten gezocht door de software.
De nauwkeurigheid van de relatieve punten is onmiddellijk zichtbaar door de weergave van
een Root Mean Square (Error), kortweg RMSE. Deze wordt berekend door de software. De
RMSE is een nauwkeurigheidsweergave uitgedrukt als “[…] een maat voor de variatie van
verschillende metingen van eenzelfde verschijnsel [...]” (Antrop & De Maeyer, 2005).
44
5.3 Absolute oriëntatie
De absolute oriëntatie (figuur 9) is, volgens de definitie van Dowman en Scott (1980), een
rotatie, schaling en verschuiving van de coördinaten van het model naar absolute coördinaten.
Deze oriëntatie gebeurt in VirtuoZoNT aan de hand van de opgemeten coördinaten van de
zogenaamde grondcontrolepunten. Dit zijn, volgens Antrop en De Maeyer (2005), “[…]
punten op het terrein waarvan men de wereldcoördinaten of de coördinaten in de master19
kent en die ondubbelzinnig identificeerbaar zijn op de slave20 (dit zijn de te transformeren)
rasterdata” (Antrop & De Maeyer, 2005).
Het aanduiden van de grondcontrolepunten gebeurt manueel. Er zijn er minstens zes nodig om
de absolute oriëntatie te kunnen uitvoeren. Hoe meer er worden aangeduid, hoe groter de
nauwkeurigheid zal zijn (Goossens, s.d.). De coördinaten van de zijaanzichten ondergingen
eerst een rotatie (zie hoofdstuk 4.5). Het desbetreffende text-document met de juiste
coördinaten kon daarna telkens eenvoudig ingeladen worden in VirtuoZoNT. Op die manier
kan de software het text-document met coördinaten en de ingevoerde punten linken aan
elkaar. Wanneer een aantal grondcontrolepunten aangeduid zijn, verschijnen blauwe cirkeltjes
die de plaats van de nog niet aangeduide punten suggereert. De nauwkeurigheid van de
absolute oriëntatie kan in VirtuoZoNT bekeken worden en wordt opnieuw uitgedrukt in een
RMSE tussen de aangeduide punten op de foto’s en de realiteit op het terrein.
19 Het master-document bevat de gekende correcte coördinaten (Antrop & De Maeyer, 2005). 20 Het slave-document is het document dat gewijzigd zal worden (Antrop & De Maeyer, 2005).
45
Figuur 9: Relatieve oriëntatie (rode kruisjes) en absolute oriëntatie (gele kruisjes en blauwe cirkels)
Bron: eigen onderzoek
Op de (bekomen) nauwkeurigheden / fouten bij de relatieve en absolute oriëntatie wordt
verder ingegaan bij de bespreking van de eindproducten in hoofdstuk 7.
5.4 Epipolaire resampling
Wanneer het stereopaar relatief georiënteerd is (Heno & Egels, 2002), krijgt men stereozicht
(Goossens, s.d.). Maar omdat beide beelden een andere oriëntatie en schaal (kunnen) hebben,
is het van belang epipolaire beelden aan te maken (Heno & Egels, 2002). Epipolaire beelden
zijn beelden die een beeldnormalisatie of paarsgewijze rectificatie ondergingen waarbij
gezorgd wordt dat de y-parallax tussen de overeenkomstige punten op het linker- en
rechterbeeld verwijderd is. Enkel de x-parallax blijft dan over. Met andere woorden worden
de twee foto’s in één vlak gesitueerd. De lijn tussen een punt op het ene beeld en het
overeenkomstige punt op het andere beeld ligt parallel met de opname-as of dus x-as
(Goossens, persoonlijke mededeling, 19 oktober 2010).
46
De epipolaire resampling (figuur 10) versnelt dus het werkproces omdat de homologe punten
van de twee beelden nu in een eendimensionale ruimte liggen (Heno & Egels, 2002).
Met de VirtuoZoNT software gebeurt bovenstaand proces volledig automatisch.
Figuur 10: Epipolaire resampling
Bron: Mikhail et al., 2001, p. 31
5.5 Image matching
Na het aanmaken van epipolaire beelden moet de x-parallax nog gecorrigeerd en berekend
worden (Goossens, s.d.). De x-parallax is de maat “[…] voor de hoogte boven een bepaald
referentieniveau (datum)” (Goossens, s.d.). Door de berekening ervan kan uiteindelijk een
DTM en DEM worden aangemaakt (zie hoofdstuk 5.5). Vooraleer een DEM te kunnen
aanmaken gebeurt de image matching. Tijdens deze matching krijgen een hele hoop punten
een waarde voor de x-parallax toegekend (Goossens, s.d.). Ook dit proces gebeurt in
VirtuoZoNT automatisch. Het is echter wel mogelijk dit proces als het ware te manipuleren of
alleszins te beïnvloeden door de prepare for match functie. Na de matching kan tenslotte nog
gebruik gemaakt worden van de match edit functie (of het editeren).
47
In de prepare for match (figuur 11) kunnen grote hoogte / diepte verschillen aangeduid
worden zodat het matchen van de beelden makkelijker gaat. Met de match edit kunnen
manueel zones aangeduid worden en kan er een bepaalde hoogte aan gegeven worden. Bij de
verwerking in het kader van deze masterproef werd hiervan gebruik gemaakt (zie hoofdstuk
6.3) om de zones naast het archeologische object op één bepaalde hoogte te leggen en vaak
ook deze regio’s iets omhoog te brengen om de resultaten te verbeteren.
Figuur 11: Model22r: prepare for match
Bron: eigen onderzoek
5.5 Aanmaken producten
5.5.1 Digitaal hoogtemodel
Een DEM of digitaal hoogtemodel is “een speciale vorm van een DTM waarbij de
afhankelijke variabele z(=f(x,y)) de hoogte voorstelt” (Antrop & De Maeyer, 2005). Een
DTM bestaat, volgens Antrop en De Maeyer (2005), uit polygonen die in elkaar passen en
begrensd worden door isolijnen21. De z-waarde van de punten in een polygoon liggen in
eenzelfde klasse (Antrop & De Maeyer, 2005).
21 Een isolijn is “een lijn die punten met een gelijke waarde, waarvan de ligging bepaald is op basis van in telgebieden gemeten verschijnselen, verbindt” (Antrop & De Maeyer, 2005).
48
Een DTM wordt automatisch gegenereerd door waarnemingen of metingen op het
stereomodel. Het DEM, digitaal elevation model, wordt uit het DTM afgeleid door
berekeningen of interpolatie. De pegs die zichtbaar zijn in de eerder vermelde match edit zijn
de punten waarmee het DTM wordt opgebouwd (Goossens, s.d.).
Op het DEM zijn fouten duidelijk zichtbaar. Door (een deel van) de oriëntatie en / of
beeldmatching opnieuw te doen, kunnen deze fouten verbeterd en / of weggewerkt worden.
Het uiteindelijke DEM wordt vanuit VirtuoZoNT geëporteerd als een *.dxf-bestand.
5.5.2 Orthofoto
Een orthofoto (foto 10 en foto 11) wordt door Kasser en Polidori (2002) gedefinieerd als
“[… ] a picture (generally aerial) that has been geometrically rectified to make it
superimposable in any place on a map, possibly with enriched graphic additions” (Kasser &
Polidori, 2002). Bij een orthofoto worden de vervormingen te wijten aan de projectie, het
reliëf en een niet verticale opname-as, gecorrigeerd. Een orthofoto is dus metrisch
nauwkeuriger dan een gewone foto (http://www.ngi.be, 2 april 2011).
Het is duidelijk dat een orthofoto ook voor archeologische objecten bruikbare informatie
bezit. Ondanks het feit dat het hier gaat om objecten die niet in een ruim (wereld) kader
moeten geplaatst worden, zijn door het aanmaken van orthofoto’s metrisch nauwkeurige
foto’s voorhanden van archeologische vondsten met historische waarde. Aan de hand van
deze foto’s kunnen niet alleen metingen op het object gedaan worden maar kan ook de vorm,
versiering en dergelijke meer bestudeerd worden indien het object zelf niet (meer)
beschikbaar is.
De orthofoto’s werden uit VirtuoZoNT geëxporteerd als GeoTIFF. De georeferentie van een
bestand gebeurt namelijk aan de hand van een tweede, dit is het zogenaamde world-file of
georeference file. Een *.TFW-bestand is het best bekende world-file en wordt geassocieerd
met een TIFF bestand. Er kan echter ook gebruik gemaakt worden van een GeoTIFF in plaats
van een afzonderlijke world-file. Hierbij worden zogenaamde private tags gebruikt om de
georeferentie te bewaren (Antrop & De Maeyer, 2005).
49
Foto 10: Voorbeeld van een orthofoto van een zijaanzicht: model 14b
Bron: eigen onderzoek
Foto 11: Voorbeeld van een orthofoto van een bovenaanzicht: model 51boven
Bron: eigen onderzoek
Op de (bekomen) nauwkeurigheden / fouten van het DEM en de orthofoto wordt verder
ingegaan bij de bespreking van de eindproducten in hoofdstuk 7.
50
6. ONDERVONDEN PROBLEMEN EN MOGELIJKE OPLOSSINGEN
6.1 Problemen bij de opnamesituatie
6.1.1 Statief versus uit de hand
De foto’s met bovenaanzicht van de objecten werden oorspronkelijk uit praktische redenen
vanuit de hand genomen. Dit leidde echter tot een probleem bij het verwerken van de beelden.
In VirtuoZoNT werd duidelijk dat door het niet gebruiken van een statief een grote fout bij
kappa en phi ontstond (figuur 12). Dit leidde tot minder goede resultaten en / of moeilijk te
verwerken beelden. Hierna werd beslist om ook de bovenaanzichten te fotograferen met
behulp van een statief.
Figuur 12: Een grote fout in phi is zichtbaar aan het groene kader22 dat schuin ligt
Bron: eigen onderzoek
22 Deze groene kader toont de zone die gebruikt zal worden om de eindproducten aan te maken. In “goede” omstandigheden is deze kader rechthoekig.
51
6.1.2 Horizonaliteit
Een belangrijke fout die gemaakt werd bij de eerste foto’s is dat de zijaanzichten ietwat
schuin werden opgenomen. De camera bevond zich tijdens de opname steeds hoger dan het te
fotograferen object (foto 12). Dit wil zeggen dat de z-as (hier de afstand tot het object) niet
loodrecht op de andere assen stond. Dit kan opnieuw voor problemen zorgen bij de
verwerking. Het is dan ook een vereiste de foto’s zo loodrecht mogelijk te nemen. Er werd
dus steeds op gelet dat de camera op dezelfde hoogte stond als het te fotograferen object.
Foto 12: Oblieke foto-opname: hoogte camera en object (rode lijnen) en z-as (gele lijn)
Bron: eigen onderzoek
6.1.3 Focuslengte, diafragma en sluitertijd
De eerste foto’s werden genomen met een brandpuntafstand (of focuslengte) van 24 mm of 35
mm. Dit zijn echter vrij kleine afstanden waardoor meer vervormingen kunnen optreden (zie
hoofdstuk 4.6.1). Bij de volgende reeksen foto’s werd gekozen voor een focuslengte van 50
52
mm voor de zijaanzichten. De bovenaanzichten behielden een focuslengte van rond de 30
mm. Door het kiezen van een langere focuslengte werden vervormingen door de lens in de
hand gehouden. Er werd verder ook gezorgd dat de foto’s geen wazige delen bevatten door
een kleiner diafragma te kiezen. Daardoor was wel vaak een langere sluitertijd nodig. Dit was
geen probleem aangezien gefotografeerd werd met behulp van een statief.
6.1.4 Over- en onderbelichting
De linkse zijaanzichten werden telkens in tegenlicht gefotografeerd23. Vooral bij de
verwerking van het linkse stereopaar van model61 werden hierdoor problemen ondervonden.
De lichte delen op deze foto’s (de ramen waardoor het licht in de ruimte binnenkomt) zijn
heel duidelijk overbelicht (foto 13). De achtergrond op het frame en het object zelf zijn
redelijk donker. Om dit op te lossen werd de helderheid en het contrast in de foto’s aangepast
door middel van Adobe Photoshop (foto 14). Door deze aanpassingen vond de software iets
meer overeenkomstige punten op de foto’s waardoor er betere resultaten bekomen werden.
Foto 13: Over- en onderbelichting op foto 0197: de grijs-blauwe achtergrond en de urne zijn erg donker waardoor oorspronkelijk weinig homologe punten werden gevonden tijdens de relatieve oriëntatie
Bron: eigen onderzoek
23 Bij deze opnamen werd namelijk naar het venster in de ruimte gefotografeerd waardoor dus, ondanks de instellingen, het buitenlicht binnenviel in de lens.
53
Foto 14: Foto 0197photoshop met aangepast contrast en helderheid: de grijs-blauwe achtergrond en de urne werden lichter gemaakt zodat meer overeenkomstige punten konden worden gevonden
Bron: eigen onderzoek
Om bovenstaande problemen (6.1.3 en 6.1.4) omtrent de opnamesituatie uit de weg te gaan,
kan gekozen worden om alle foto’s in zo gelijkaardig mogelijke omstandigheden te nemen.
Door een eenvoudige “fotostudio” te creëren kunnen problemen zoals over- en
onderbelichting waarschijnlijk vermeden worden. Door vensters te verduisteren en kunstlicht
en / of een flits te gebruiken zouden het diafragma, de sluitertijd en de ISO-waarde steeds
(ongeveer) dezelfde zijn. We kunnen aannemen dat problemen en fouten hierdoor minder
zullen voorkomen.
6.2 Problemen met de coördinaten
Zoals eerder vermeld (zie hoofdstuk 4.5) moest voor elk zijaanzicht het assenstelsel met de
coördinaten van de targets worden aangepast volgens de kijkrichting. Hierna trad echter nog
een extra probleem op met de bekomen coördinaten. De zijaanzichten b en l bevatten
negatieve z-waarden. Dit lijkt niet alleen onlogisch24, de software VirtuoZoNT loopt hierop
ook spaak. Om dit probleem op te lossen werd simpelweg een constant getal (100500) bij de
z-waarden van deze zijaanzichten geteld, zodat ook deze z-waarden positief werden.
24 De z-waarde duidt normaal namelijk op de hoogte van het object.
54
6.3 Problemen met de software
Doordat VirtuoZoNT oorspronkelijk gecreëerd werd voor de verwerking van luchtfoto’s en
satellietbeelden trad af en toe een klein probleem op met de software zelf. Bij de verwerking
van de zijaanzichten werd zo duidelijk dat VirtuoZoNT het object en de gebruikte achtergrond
als één geheel ziet. Daardoor worden de achtergrond en het archeologische object verbonden
met elkaar. Aangezien in de praktijk het object zich echter steeds enkele tientallen centimeters
voor de achtergrond bevindt, zorgt dit dus voor een foute weergave van de situatie. Er wordt
als het ware getrokken aan de achtergrond zodat het verbonden is met het object (figuur 13
en figuur 15). Dit is nefast voor het bekomen van de eindproducten. Om dit probleem op te
lossen en betere DEM’s en orthofoto’s te bekomen werd tijdens het editeren (de match edit
functie) de achtergrond op één niveau gebracht. In plaats van deze gebieden echter een z-
waarde te geven die nog meer verschilt dan de z-waarde van het object, werd de achtergrond
als het ware naar voor gebracht (figuur 14 en figuur 16). Zo werd het verschil in z-waarde
(hier de afstand tot het object) kleiner en waren de vervormingen meestal weggewerkt.
Figuur 13: Model61r zonder editeren: het object “trekt” aan de achtergrond
Bron: eigen onderzoek
55
Figuur 14: Model 61r na het editeren: achtergrond werd naar voren / omhoog gebracht
Bron: eigen onderzoek
56
Figuur 15: Model61boven zonder editeren: de achtergrond en het object zijn één geheel
Bron: eigen onderzoek
Figuur 16: Model61boven na het editeren: de achtergrond werd naar omhoog gebracht en de binnenkant van de urne werd plat gelegd
Bron: eigen onderzoek
57
7. BESPREKING VAN DE EINDPRODUCTEN
In dit hoofdstuk wordt dieper ingegaan op de uiteindelijk verkregen eindresultaten. Na het
semi-automatisch aanmaken van de producten (zie hoofdstuk 5.5) volgt namelijk de
verwerking ervan. Eerst worden per model de nauwkeurigheden besproken aan de hand van
de QA-rapporten of Quality-reports (bijlage 10) die automatisch aangemaakt worden door de
software VirtuoZoNT. Hierbij is de onbewerkte orthofoto telkens afgebeeld. Daarna wordt het
aanmaken van 3D-modellen besproken. En tenslotte zijn twee anagliefen weergegeven.
In bijlage 6 is van elk stereopaar het linkerbeeld weergegeven. De bijgewerkte orthofoto’s
zijn te vinden in bijlage 7.
7.1 Bespreking van de nauwkeurigheden
In dit hoofdstuk worden de nauwkeurigheden besproken van de relatieve en absolute
oriëntatie, de afwijking(en) in phi, omega en kappa en de fouten van het DEM.
Tijdens de relatieve oriëntatie werden automatisch homologe punten aangeduid door de
software. Indien er onvoldoende punten gevonden werden, werden deze handmatig
aangevuld. Hieronder wordt telkens het aantal relatieve punten genoteerd en de totale RMSE.
Deze RMSE is uitgedrukt in millimeter. Phi, omega en kappa zijn de zogenaamde
beeldrotatieparameters (figuur 17). Wanneer de afwijking in deze waarden klein is zal de
define area (of het groene kader) minder afwijken van een rechthoek. Dit leidt uiteindelijk
ook tot betere resultaten. Omega (rotatie rond de x-as) geeft de afwijking tussen het eerste en
tweede beeld. De andere parameters tonen een waarde voor elk beeld apart.
Figuur 17: De beeldparameters phi, omega en kappa bij terrestrische opnamen
Bron: eigen onderzoek
58
Bij de absolute oriëntatie werden de opgemeten GCP handmatig ingegeven. Punten met een
grote fout werden verwijderd. Het uiteindelijk aantal gebruikte absolute punten wordt
hieronder genoteerd. Voor deze oriëntatie zijn minstens zes grondcontrolepunten nodig.
Verder wordt de fout van deze oriëntatie weergegeven als een RMSE in de x, y en z-waarden,
opnieuw uitgedrukt in millimeter. Tenslotte wordt ook de afwijking tussen het DEM en de
orthofoto genoteerd. Deze moet zo laag mogelijk gehouden worden, en kan ook uitgedrukt
worden als percentage van punten die meer (of minder) dan 20% afwijkt. De Ground Spacing
Distance (GSD) werd bij elk stereopaar, tenzij anders vermeld, ingesteld op 0,1 mm en de
DEM spacing op 0,2 mm. Eén pixel op de foto komt overeen met 0,1 mm in werkelijkheid
(zie hoofdstuk 5.1).
De fout tussen het DEM en de orthofoto ligt soms nog vrij hoog25. Aangezien in dit
onderzoek vooral belang gehecht wordt aan de gehanteerde methodologie, zijn we de DEM’s
en orthofoto’s niet blijven aanpassen tot de perfectie bereikt werd. Alsnog werd er uiteraard
voor gezorgd dat bij elke stap in de verwerking de nauwkeurigheid zo hoog mogelijk ligt en
werden de fouten zo klein mogelijk gehouden.
7.1.1 Attische pyxis
De eerder beschreven Attische pyxis wordt gedocumenteerd aan de hand van vijf stereoparen.
Elk stereopaar toont één aanzicht. Elk stereopaar vormt een model. De pyxis wordt afgebeeld
door model 14boven; model 14r; model 14l; model 14b; model 14o. De gebruikte foto’s voor
het gehele object zijn foto’s 0173 tot en met 0182. De gebruikte achtergrond is de rode met
donkerrode figuren.
Tabel 4 geeft de nauwkeurigheden weer van het bovenaanzicht (foto 15). Het stereopaar
bestaat uit foto’s 0181 en 0182. Zowel de relatieve als de absolute oriëntatie verliep bij dit (en
ook de andere) bovenaanzicht(en) vlot. Aangezien het bij een bovenaanzicht gemakkelijk(er)
is om loodrechte foto’s te nemen verliep ook de verwerking vlot(ter). Er werden automatisch
veel homologe punten gevonden waardoor er handmatig geen moesten bij geplaatst worden.
De Root Mean Square Error bedraagt hier 0,0056 mm. De beeldparameters wijken slechts
minimaal af. Voor de absolute oriëntatie konden veel grondcontrolepunten gebruikt worden
25 Het betreft hier soms enkele centimeters. Deze fouten zijn weergegeven in de tabellen op de volgende pagina’s.
59
omdat er vanuit dit aanzicht veel van deze punten zichtbaar zijn op de foto’s. De RMSE bij de
absolute oriëntatie bedraagt tussen 0,5 mm en 1 mm zowel in x als y. In de z is dit 1,5 mm. Er
werd bij dit stereopaar geen gebruik gemaakt van de prepare for match functie. De RMS van
het DEM werd niet weergegeven in het QA-rapport, vermoedelijk omdat er te weinig punten
werden gebruikt bij het aanmaken van het DEM26.
Tabel 4: Nauwkeurigheden model 14boven
Bron: eigen onderzoek
Model14boven bovenaanzicht
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 212 aantal punten 18 RMSE (mm) 0,0056 RMSE (mm) x: 0,793842 Beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,610490 kappa (1) -0,0101 z: 1,592641
(2) -0,0006 DEM en orthofoto omega 0,0098 RMS phi (1) -0,1670 punten > 20%
(2) 0,0030
Foto 15: Orthofoto van model 14boven
Bron: eigen onderzoek
26 Het is niet duidelijk waarom de orthofoto en het DEM in deze gevallen wel werden aangemaakt maar de afwijkingen niet verschenen in het QA-rapport.
60
De twee gebruikte foto’s voor zijaanzicht r (tabel 5) zijn 0174 en 0175. Ook hier werden
zonder veel problemen een groot aantal relatieve punten aangeduid. De RMSE is 0,0036 mm.
De rotatieparameters rond de x-, y- en z-as wijken opnieuw niet veel af. Voor het absoluut
oriënteren werden negen GCP gebruikt. De RMSE bedraagt op de x- en y-as rond de 0,5 mm.
Op de z-as is dit opnieuw 1,5 mm. De functie prepare for match werd gebruikt om een beter
DEM en betere orthofoto (foto 16) te bekomen. De RMS van het DEM bedraagt bij dit
stereopaar 15,2 mm. 50% van de punten27 wijkt meer dan 20% af van de berekende punten.
Tabel 5: Nauwkeurigheden model 14r
Bron: eigen onderzoek
Model14r zijaanzicht rechts
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 132 aantal punten 9 RMSE (mm) 0,0036 RMSE (mm) x: 0,537786 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,478599 kappa (1) -0,0047 z: 1,516938
(2) -0,0002 DEM en orthofoto omega -0,0047 RMS 15,2 mm phi (1) -0,2024 punten > 20% 50%
(2) 0,0043
Foto 16: Orthofoto van model 14r
Bron: eigen onderzoek
27 Merken we op dat er, wanneer dit procent zo hoog ligt, het vaak over weinig punten gaat (zie QA-rapporten). Zo zijn in dit geval twee punten vermeld waarvan één meer dan 20% afwijkt van de berekende waarde. Het andere punt wijkt minder dan 1% af.
61
In tabel 6 worden de nauwkeurigheden van het zijaanzicht l weergegeven. De orthofoto (foto
17) ontstond uit foto’s 0178 en 0179. De relatieve oriëntatie gebeurde aan de hand van 134
punten. De RMSE is 0,0042 mm. De afwijkingen van de beeldparameters zijn erg klein. De
absolute oriëntatie gebeurde aan de hand van zes grondcontrolepunten, wat het minimum is.
De fouten in x, y en z liggen allemaal onder een tiende van een millimeter. Ook hier werd
gebruik gemaakt van de prepare for match om verschillen in diepte aan te geven. De RMS
van het DEM bedraagt 9,6 mm. 0% van de punten wijken meer dan 20% af van de berekende
waarde.
Tabel 6: Nauwkeurigheden model 14l
Bron: eigen onderzoek
Model14l zijaanzicht links
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 134 aantal punten 6 RMSE (mm) 0,0042 RMSE (mm) x: 0,012637 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,016445 kappa (1) -0,0064 z: 0,095110
(2) -0,0005 DEM en orthofoto omega -0,0145 RMS 9,6 mm phi (1) 0,0862 punten > 20% 0%
(2) 0,0129
Foto 17: Orthofoto van model 14l
Bron: eigen onderzoek
62
De nauwkeurigheden van zijaanzicht b (foto 18) worden weergegeven in tabel 7. De relatieve
oriëntatie gebeurde bij dit stereopaar aan de hand van 129 punten, wat opnieuw voldoende is.
De RMSE bedraagt hier 0,0053 mm. De afwijkingen van de rotatieparameters liggen erg laag.
Er werden acht grondcontrolepunten gebruikt voor het oriënteren volgens opgemeten
coördinaten of de absolute oriëntatie. De fout van deze oriëntatie bedraagt voor x en y tussen
0,5 mm en 1mm. De fout op de z-as ligt opnieuw iets hoger: ongeveer 1,5 mm. Om de
matching van de beelden vlotter te laten verlopen werd gebruik gemaakt van de prepare for
match. De RMS van het DEM is 26,6 mm, wat vrij hoog is. 25% van de punten wijkt meer
dan 20% af van de berekende waarde.
Tabel 7: Nauwkeurigheden model 14b
Bron: eigen onderzoek
Model14b zijaanzicht boven
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 129 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0053 RMSE (mm) x: 0,629844 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,868895 kappa (1) -0,0035 z: 1,458702
(2) 0,0000 DEM en orthofoto omega 0,0007 RMS 26,6 mm phi (1) 0,3977 punten > 20% 25%
(2) -0,0015
Foto 18: Orthofoto van model 14b
Bron: eigen onderzoek
63
Tenslotte geeft tabel 8 de nauwkeurigheden weer van het zijaanzicht o (foto 19). Hier zijn
iets minder punten gebruikte bij de relatieve oriëntatie, maar nog steeds voldoende voor een
goed resultaat. De RMSE is voor dit stereopaar 0,0041 mm. Rotatieparameter phi (1) wijkt
iets meer af dan de andere (zo’n 41°28). Dit is een rotatie rond de y-as. Voor de absolute
oriëntatie zijn acht grondcontrolepunten gebruikt. De RMSE bedraagt bij deze oriëntatie
zowel voor x als y rond de 0,2 mm. De afwijking in z is 1,5 mm. De prepare for match werd
opnieuw gebruikt. De RMS van het DEM is hier 2,5 mm. 0% van de punten wijkt meer dan
20% af van de berekende waarde.
Tabel 8: Nauwkeurigheden model 14o
Bron: eigen onderzoek
Model14o zijaanzicht onder
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 92 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0041 RMSE (mm) x: 0,206470 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,260883 kappa (1) 0,0024 z: 1,584909
(2) 0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0028 RMS 2,5 mm phi (1) -0,7160 punten > 20% 0%
(2) -0,0002
Foto 19: Orthofoto van model 14o
Bron: eigen onderzoek
28 Dit bekomen we na het omrekenen van de radialen naar graden (rad/π * 180°).
64
Op de orthofoto van model14o is een kleine fout zichtbaar aan de voetjes van de pyxis. Deze
staan iets schever dan in werkelijkheid het geval is. De oorzaak hiervan is niet helemaal
duidelijk. Vermoedelijk is dit het gevolg van een (of meerdere) minder correct(e) GCP.
7.1.2 Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel
De Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel wordt gedocumenteerd aan de hand
van vijf modellen. Dit zijn model 51boven; model 51r; model 51l; model 51b; model 51o. De
foto’s gebruikt voor het aanmaken van deze modellen zijn 0163 tot en met 0172. Het object
werd gefotografeerd met de blauw/grijs gestippelde achtergrond. Op deze achtergrond werden
zonder problemen overeenkomstige punten aangeduid door de software.
De relatieve oriëntatie bij het bovenaanzicht (tabel 9 en foto 20) gebeurde bij dit model aan
de hand van 170 punten. De RMSE ligt echter wel hoger dan bij de meeste andere modellen.
De rotatieparameters wijken opnieuw niet veel af. Dit is te danken aan het gebruik van een
statief tijdens het fotograferen. De absolute oriëntatie kon hier opnieuw gebeuren met een
groot aantal punten. De RMSE van zowel x, y en z liggen rond 1 mm. De RMS van het DEM
is 30,3 mm. Dit is een hoge waarde. Verder wijken 56,30% van de punten meer dan 20% af
van de berekende waarde.
Tabel 9: Nauwkeurigheden model 51boven
Bron: eigen onderzoek
Model51boven bovenaanzicht
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 170 aantal punten 17 RMSE (mm) 0,0081 RMSE (mm) x: 1,018009 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,716841 kappa (1) -0,0044 z: 0,990562
(2) -0,0002 DEM en orthofoto omega -0,0943 RMS 30,3 mm phi (1) 0,2017 punten > 20% 56,30%
(2) 0,0853
Op de orthofoto van het bovenaanzicht is de stempel op de dakpan / baksteen duidelijk te zien
en leesbaar.
65
Foto 20: Orthofoto van model 51boven
Bron: eigen onderzoek
Tabel 10 geeft de nauwkeurigheden van model 51rechts (foto 21) weer. Er zijn bij dit model
207 overeenkomstige punten aangeduid waarmee de relatieve oriëntatie gebeurde. De RMSE
hierbij is 0,0052 mm. De parameters kappa, phi en omega wijken miniem af. De absolute
oriëntatie gebeurde aan de hand van negen grondcontrolepunten. De fout in x en y ligt rond
een halve millimeter. In de z-as is de fout 1,3 mm. Bij dit model werd opnieuw gebruik
gemaakt van de prepare for match om een beter resultaat te bekomen.
Tabel 10: Nauwkeurigheden model 51r
Bron: eigen onderzoek
Model51r zijaanzicht rechts
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 207 aantal punten 9 RMSE (mm) 0,0052 RMSE (mm) x: 0,439971 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,580054 kappa (1) 0,0045 z: 1,392770
(2) 0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0053 RMS phi (1) 0,2854 punten > 20%
(2) -0,0063
66
Foto 21: Orthofoto van model 51r
Bron: eigen onderzoek
Tabel 11 toont de nauwkeurigheden van model 51l (foto 22). Hier konden slechts 73
overeenkomstige punten aangeduid worden. Een honderdtal punten zijn in principe een
vereiste voor de relatieve oriëntatie, 73 is eerder weinig. De RMSE is hierbij 0,0050 mm.
Parameters kappa en omega wijken weinig af. Phi (1) wijkt opnieuw wat meer af (ongeveer
48°). Het toont een rotatie rond de y-as aan. De absolute oriëntatie gebeurde aan de hand van
acht GCP. De RMSE is zowel in x als y 0,1 mm, in z is de afwijking iets groter. Met de
prepare for match functie werden zogenaamde breeklijnen getekend. Deze duiden gebieden
aan met een groot verschil in z-waarde. De RMS is hoog (39,9 mm) en 50% van de punten
wijkt meer dan 20% af van de berekende waarde.
Tabel 11: Nauwkeurigheden model 51l
Bron: eigen onderzoek
Model51l zijaanzicht links
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 73 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0050 RMSE (mm) x: 0,157131 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,165713 kappa (1) 0,0082 z: 0,718958
(2) 0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0165 RMS 39,9 mm phi (1) 0,8384 punten > 20% 50%
(2) -0,0093
67
Foto 22: Orthofoto van model 51l
Bron: eigen onderzoek
Bij model 51b (tabel 12 en foto 22) werden 139 overeenkomstige punten gevonden tussen
beide beelden. De RMSE van de relatieve oriëntatie is 0,0054 mm. Phi (1) wijkt meer af dan
de andere parameters (43°), die een lage waarde hebben. Voor de absolute oriëntatie werden
zeven GCP gebruikt. De RMSE in x is 0,4 mm; voor y 0,8 mm en in z bijna 3 mm. Met de
prepare for match werden enkele breeklijnen getekend. De RMS van het DEM is niet erg
hoog. 25 % van de punten wijkt meer dan 20% af van de berekende waarde.
Tabel 12: Nauwkeurigheden model 51b
Bron: eigen onderzoek
Model51b zijaanzicht boven
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 139 aantal punten 7 RMSE (mm) 0,0054 RMSE (mm) x: 0,389581 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,821654 kappa (1) -0,0004 z: 2,949701
(2) -0,0005 DEM en orthofoto omega 0,0119 RMS 14,4 mm phi (1) 0,7591 punten > 20% 25%
(2) -0,0081
68
Foto 23: Orthofoto van model 51b
Bron: eigen onderzoek
De nauwkeurigheden van het laatste model (foto 24) worden weergegeven in tabel 13. De
relatieve oriëntatie gebeurde aan de hand van 162 punten. De RMSE is 0,0047 mm. De
afwijkingen van de rotatieparameters liggen vrij laag. De absolute oriëntatie gebeurde aan de
hand van tien GCP. Zowel in x als y is de RMSE 0,4 mm; in z 2,9 mm. De RMS van het
DEM werd niet weergegeven in het QA-rapport, vermoedelijk omdat er te weinig punten
werden gebruikt bij het aanmaken van het DEM.
Tabel 13: Nauwkeurigheden model 51o
Bron: eigen onderzoek
Model51o zijaanzicht onder
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 162 aantal punten 10 RMSE (mm) 0,0047 RMSE (mm) x: 0,466707 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,411986 kappa (1) 0,0064 z: 2,921009
(2) -0,0001 DEM en orthofoto omega 0,0240 RMS phi (1) 0,3547 punten > 20%
(2) -0,0180
69
Foto 24: Orthofoto van model 51o
Bron: eigen onderzoek
7.1.3 Grafurne
De Bronstijd grafurne uit Aalter-Oostergem wordt gedocumenteerd aan de hand van vijf
stereoparen (of modellen). Het betreft hier model 61boven; model 61r; model 61l; model 61b;
model 61o. De gebruikte foto’s zijn 0193 tot en met 0202. Als achtergrond werd opnieuw de
blauw-grijs gestippelde gebruikt. Tabellen 14 tot 18 tonen de nauwkeurigheden van elk
model.
De eerste tabel (tabel 14) toont de nauwkeurigheden van het bovenaanzicht (foto 25). De
relatieve oriëntatie gebeurde aan de hand van 133 punten. De RMSE bedraagt 0,0043 mm.
Rotatieparameter phi (1) kent opnieuw een hogere afwijking (34°) dan de andere parameters.
Voor de absolute oriëntatie werden handmatig veertien grondcontrolepunten aangeduid. De
RMSE bedraagt hierbij zowel in x, y als z meer dan 1 mm. De RMS van het DEM is vrij hoog
en 69% van de individuele punten wijkt meer dan 20% af van hun berekende waarde.
70
Tabel 14: Nauwkeurigheden model 61boven
Bron: eigen onderzoek
Model61boven bovenaanzicht
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 133 aantal punten 14 RMSE (mm) 0,0043 RMSE (mm) x: 1,310069 beeldrotatieparameters (radialen) y: 1,211719 kappa (1) -0,0058 z: 1,828849
(2) 0,0001 DEM en orthofoto omega 0,0072 RMS 57,3 mm phi (1) -0,6016 punten > 20% 69%
(2) -0,0079
Foto 25: Orthofoto van model 61boven
Bron: eigen onderzoek
Het rechtse zijaanzicht (tabel 15 en foto 26) bezit 156 punten voor de relatieve oriëntatie, die
een RMSE kent van 0,0043 mm. Er was een rotatie rond de y-as van zo’n 37°. De absolute
oriëntatie gebeurde met acht GCP. De RMSE van deze oriëntatie ligt voor x, y en z rond een
halve millimeter. Er werd gebruik gemaakt van de prepare for match. De RMS van het DEM
bedraagt 6 mm. Geen enkel punt wijkt meer dan 20% af van de berekende waarde.
71
Tabel 15: Nauwkeurigheden model 61r
Bron: eigen onderzoek
Model61r zijaanzicht rechts
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 156 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0043 RMSE (mm) x: 0,554643 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,459275 kappa (1) 0,0014 z: 0,773307
(2) -0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0013 RMS 6 mm phi (1) -0,6576 punten > 20% 0%
(2) -0,0027
Foto 26: Orthofoto van model 61r
Bron: eigen onderzoek
De volgende tabel (16) toont de nauwkeurigheden van het linkerzijaanzicht. Door
overbelichting (zie ook hoofdstuk 6.1.4) in de foto verliep deze oriëntatie iets minder vlot dan
bij de andere modellen. Om toch voldoende punten te kunnen (laten) aanduiden werd de
helderheid en het contrast in de foto’s van dit stereopaar (0197 en 0198) aangepast in Adobe
Photoshop. Uiteindelijk werden zo 89 homologe punten gevonden. De RMSE bedraagt
0,0067 mm. Alle beeldparameters wijken slechts weinig af. De absolute oriëntatie gebeurde
door het aanduiden van zeven GCP. De RMSE op de x- en y-as liggen laag. In de z-as
daarentegen is een afwijking van 5 mm. Er werd opnieuw gebruik gemaakt van prepare for
72
match. De RMS van het DEM is 17,5 mm. 50% van de punten wijkt meer dan 20% af van de
berekende waarde. Bij het aanmaken van het DEM en de orthofoto (foto 27) werd de GSD en
de DEM spacing op 0,5 mm ingesteld. Dit omdat de software steeds vastliep bij het kiezen
van kleinere waarden. Dit wil zeggen dat hier 1 pixel op de foto gelijk is aan 0,5 mm in
werkelijkheid.
Tabel 16: Nauwkeurigheden model 61l
Bron: eigen onderzoek
Model61l zijaanzicht links
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 89 aantal punten 7 RMSE (mm) 0,0067 RMSE (mm) x: 0,348651 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,767676 kappa (1) -0,0042 z: 5,431175
(2) -0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0013 RMS 17,5 mm phi (1) -0,1351 punten > 20% 50%
(2) -0,0025
Foto 27: Orthofoto van model 61l
Bron: eigen onderzoek
Het zijaanzicht b (tabel 17 en foto 28) heeft 99 homologe punten en een RMSE van 0,0067
mm. Rond de y-as heeft tijdens de opname opnieuw een rotatie plaatsgevonden. De absolute
oriëntatie gebeurde aan de hand van acht GCP. De RMSE van deze oriëntatie liggen iets
hoger: 0,7 mm in x; 1,2 mm in y; bijna 3 mm in z. Met de prepare for match werden grote
73
verschillen in z-waarde aangeduid. De RMS van het DEM is niet ingevuld. Het DEM werd
aangemaakt aan de hand van te weinig punten.
Tabel 17: Nauwkeurigheden model 61b
Bron: eigen onderzoek
Model61b zijaanzicht boven
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 99 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0067 RMSE (mm) x: 0,705591 beeldrotatieparameters (radialen) y: 1,261163 kappa (1) -0,0058 z: 2,899126
(2) 0,0001 DEM en orthofoto omega 0,0072 RMS phi (1) -0,6016 punten > 20%
(2) -0,0079
Foto 28: Orthofoto van model 61b
Bron: eigen onderzoek
De nauwkeurigheden van model 61o (foto 29) zijn weergegeven in tabel 18. De relatieve
oriëntatie bestond uit het aanduiden van 111 homologe punten. De RMSE bedraagt 0,0049
mm. De rotatieparamter phi (1) heeft een vrij hoge waarde en er is dus opnieuw een rotatie
gebeurd rond de y-as (van zo’n 50°). Er werden negen GCP aangeduid. De RMSE bij de
74
absolute oriëntatie is 0,6 mm in x; 0,2 mm in y; 1,7 mm in z. De RMS van het DEM werd niet
weergegeven in het QA-rapport, vermoedelijk omdat er te weinig punten werden gebruikt bij
het aanmaken van het DEM.
Tabel 18: Nauwkeurigheden model 61o
Bron: eigen onderzoek
Model61o zijaanzicht onder
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 111 aantal punten 9 RMSE (mm) 0,0049 RMSE (mm) x: 0,682824 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,257840 kappa (1) -0,0013 z: 1,730127
(2) -0,0005 DEM en orthofoto omega 0,0262 RMS phi (1) -0,8795 punten > 20%
(2) 0,0186
Foto 29: Orthofoto van model 61o
Bron: eigen onderzoek
75
In modellen 61r, b en o zijn aan de rand van de urne nog kleine onnauwkeurigheden zichtbaar
op de orthofoto’s. Ondanks het aanduiden van extra punten en het editeren bleven deze
foutjes toch voorkomen. Vermoedelijk komt dit ook door de rand van de urne zelf. Deze heeft
onregelmatige inkepingen (foto 30).
Foto 30: Detail van foto 0199: rand van de urne
Bron: eigen onderzoek
7.1.4 Italo-Etruskisch schaaltje op hoge voet
Het Italo-Etruskisch schaaltje op hoge voet wordt eveneens gedocumenteerd aan de hand van
vijf modellen, dit zijn: model 22boven; model 22r; model 22l; model 22b; model 22o. De tien
gebruikte foto’s zijn 0133 tot en met 0142. Bij het fotograferen werd achtergrond 2 gebruikt,
deze is grijs met grijze en witte stippen. Deze achtergrond bleek uiteindelijk niet altijd even
goed te zijn bij het zoeken naar overeenkomstige punten. De nauwkeurigheden van de
modellen worden hieronder beschreven.
De eerste tabel (tabel 19) toont opnieuw de nauwkeurigheden van het bovenaanzicht (foto
31). De relatieve oriëntatie gebeurde aan de hand van 161 homologe punten. De RMSE is
0,0050 mm. De afwijkingen bij de beeldparameters liggen vrij laag, al heeft phi (1) opnieuw
een iets hoger waarde (zo’n 19°). Voor de absolute oriëntatie werden twintig GCP aangeduid.
De RMSE ligt voor x, y en z rond 1 mm.
76
Tabel 19: Nauwkeurigheden model 22boven
Bron: eigen onderzoek
Model22boven bovenaanzicht
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 161 aantal punten 20 RMSE (mm) 0,0050 RMSE (mm) x: 1,194634 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,881463 kappa (1) -0,0045 z: 1,173239
(2) -0,0006 DEM en orthofoto omega -0,0063 RMS phi (1) 0,3320 punten > 20%
(2) 0,0035
Foto 31: Orthofoto van model 22boven
Bron: eigen onderzoek
In tabel 20 zijn de nauwkeurigheden van het rechtse zijaanzicht (foto 32) terug te vinden. De
relatieve oriëntatie gebeurde door 108 punten aan te duiden. De RMSE is daarbij 0,0049 mm.
Rotatieparameter phi (1) heeft hier een hoge waarde van 1,8 rad (of zo’n 100°). De absolute
oriëntatie is gedaan door middel van tien GCP. De RMSE ligt zowel voor x en y rond een
halve millimeter. Voor de z ligt dit opnieuw iets hoger: 1,2 mm. Ook hier werd de prepare for
77
match functie gebruikt. De RMS van het DEM is vrij hoog. 50% van de individuele punten
wijkt meer dan 20% af van hun berekende waarde.
Tabel 20: Nauwkeurigheden model 22r
Bron: eigen onderzoek
Model22r zijaanzicht rechts
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 108 aantal punten 10 RMSE (mm) 0,0049 RMSE (mm) x: 0,639638 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,477291 kappa (1) -0,0016 z: 1,264852
(2) -0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0154 RMS 43,2 mm phi (1) 1,8792 punten > 20% 50%
(2) -0,0111
Foto 32: Orthofoto van model 22r
Bron: eigen onderzoek
De relatieve oriëntatie bij model 22l (tabel 21 en foto 33) is aan de hand van 112 homologe
punten gedaan. De RMSE daarbij is 0,0056 mm. Alle drie de beeldparameters hebben lage
waarden waardoor het define area-kader zo goed als rechthoekig is. De absolute oriëntatie
gebeurde aan de hand van negen GCP. De RMSE in x en y liggen laag, in z is dit 3 mm. De
RMS van het DEM is 34,8 mm. Opnieuw 50% van de punten wijken meer dan 20% af van
hun berekende waarde.
78
Tabel 21: Nauwkeurigheden model 22l
Bron: eigen onderzoek
Model22l zijaanzicht links
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 112 aantal punten 9 RMSE (mm) 0,0056 RMSE (mm) x: 0,595072 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,445034 kappa (1) -0,0119 z: 3,629298
(2) -0,0002 DEM en orthofoto omega 0,0263 RMS 34,8 mm phi (1) 0,1179 punten > 20% 50%
(2) -0,0262
Foto 33: Orthofoto van model 22l
Bron: eigen onderzoek
Bij het zijaanzicht b (tabel 22 en foto 34) werden 121 punten gebruikt voor de relatieve
oriëntatie. De RMSE bedraagt hier 0,0042 mm. De rotatieparameters wijken weinig af. De
absolute oriëntatie werd gedaan door het aanduiden van negen GCP. De RMSE bedraagt
daarbij voor x 1 mm; voor y 0,7 mm; voor z 4,6 mm. Met prepare for match werden
breeklijnen aangeduid. De RMS van het DEM is 5,5 mm. Geen enkel punt wijkt meer dan
20% af van de berekende waarde.
79
Tabel 22: Nauwkeurigheden model 22b
Bron: eigen onderzoek
Model22b zijaanzicht boven
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 121 aantal punten 9 RMSE (mm) 0,0042 RMSE (mm) x: 1,048033 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,741693 kappa (1) -0,0043 z: 4,657763
(2) 0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0179 RMS 5,5 mm phi (1) -0,2756 punten > 20% 0%
(2) -0,0178
Foto 34: Orthofoto van model 22b
Bron: eigen onderzoek
Het laatste zijaanzicht is verschillende keren opnieuw verwerkt. Toch kon (om een
onduidelijke reden) geen tevredenstellend DEM of orthofoto bekomen worden. Op de
volgende pagina zijn alsnog de nauwkeurigheden (tabel 23) weergegeven.
80
Tabel 23: Nauwkeurigheden model 22o
Bron: eigen onderzoek
Model22o zijaanzicht onder
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 104 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0048 RMSE (mm) x: 0,539073 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,186355 kappa (1) -0,0075 z: 1,096556
(2) -0,0004 DEM en orthofoto omega 0,0191 RMS phi (1) -0,7493 punten > 20%
(2) -0,0171
7.1.5 Romeinse firmalamp met dubbele snuit
De Romeinse firmalamp wordt gedocumenteerd door model 42boven; model 42r; model 42l;
model 42b; model 42o. De stereoparen werden aangemaakt met foto’s 0143 tot en met 0152.
Deze foto’s werden genomen met achtergrond 2: grijs met grijs/witte stippen.
De nauwkeurigheden van het bovenaanzicht (foto 35) worden weergegeven in tabel 24. De
relatieve oriëntatie gebeurde aan de hand van 165 punten. De RMSE is 0,0055 mm. De
beeldrotatieparameters hebben een kleine afwijking. De absolute oriëntatie werd gedaan door
het aanduiden van zeventien GCP. De RMSE is voor x en z 0,7 mm; in y 0,5 mm. De RMS
van het DEM en het aantal afwijkende punten zijn hoog.
Tabel 24: Nauwkeurigheden model 42boven
Bron: eigen onderzoek
Model42boven bovenaanzicht
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 165 aantal punten 17 RMSE (mm) 0,0055 RMSE (mm) x: 0,721619 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,536437 kappa (1) -0,0101 z: 0,764588 (2) -0,0006 DEM en orthofoto omega 0,0098 RMS 44,7 mm phi -0,1670 punten > 20% 79,4% 0,0030
81
Foto 35: Orthofoto van model 42boven
Bron: eigen onderzoek
In tabel 25 worden de nauwkeurigheden van model 42r (foto 36) weergegeven. Er werden
119 homologe punten aangeduid. De RMSE van de relatieve oriëntatie is 0,0050 mm. De
rotatieparameter phi (1) wijkt iets meer af dan de anderen. De absolutie oriëntatie gebeurde
aan de hand van tien GCP. Hun RMSE ligt, voor x en y, rond een halve millimeter en voor z
rond 1,5 mm. De RMS van het DEM is erg laag. Er zijn geen punten die meer dan 20%
afwijken van hun berekende waarde.
Tabel 25: Nauwkeurigheden model42r
Bron: eigen onderzoek
Model42r zijaanzicht rechts
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 119 aantal punten 10 RMSE (mm) 0,0050 RMSE (mm) x: 0,622810 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,542896 kappa (1) -0,0010 z: 1,445836 (2) 0,0001 DEM en orthofoto omega 0,0107 RMS 1,1 mm phi (1) -0,3510 punten > 20% 0% (2) -0,0114
82
Foto 36: Orthofoto van model 42r
Bron: eigen onderzoek
De relatieve oriëntatie van model 42l (tabel 26 en foto 37) gebeurde door het herkennen van
135 overeenkomstige punten. De RMSE is 0,0053 mm. Er was een duidelijke rotatie rond de
y-as in één van de beelden. De phi heeft dan ook een grotere waarde (zo’n 51°). De absolute
oriëntatie werd gedaan aan de hand van zeven GCP. De RMSE op de x-en y-as ligt onder 0,5
mm; op de z-as is het 2,5 mm. Er werd gebruik gemaakt van de prepare for match in dit
model. De RMS bedraagt 19,6 mm. 50% van de punten wijkt meer dan 20% af van de
berekende waarde.
Tabel 26: Nauwkeurigheden model42l
Bron: eigen onderzoek
Model42l zijaanzicht links
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 135 aantal punten 7 RMSE (mm) 0,0053 RMSE (mm) x: 0,258659 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,461044 kappa (1) -0,0053 z: 2,578660 (2) -0,0000 DEM en orthofoto omega 0,0284 RMS 19,6 mm phi (1) 0,8975 punten > 20% 50% (2) -0,0252
83
Foto 37: Orthofoto van model 42l
Bron: eigen onderzoek
Model 42b (tabel 27 en foto 38) werd georiënteerd door 112 relatieve punten en acht
absolute. De RMSE van de relatieve oriëntatie is 0,0046 mm. De RMSE in de absolute
oriëntatie is 0,8 mm in x; 0,5 mm in y; 2,6 mm in z. Ook in dit model werden breeklijnen
getekend in de prepare for match. De RMS is 5,7 mm en geen van de punten wijkt meer dan
20% af van de berekende waarde.
Tabel 27: Nauwkeurigheden model42b
Bron: eigen onderzoek
Model42b zijaanzicht boven
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 112 aantal punten 8 RMSE (mm) 0,0046 RMSE (mm) x: 0,816462 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,573330 kappa (1) -0,0073 z: 2,653975 (2) -0,0003 DEM en orthofoto omega 0,0178 RMS 5,7 mm phi (1) -0,2269 punten > 20% 0% (2) -0,0178
84
Foto 38: Orthofoto van model 42b
Bron: eigen onderzoek
Tenslotte is er nog tabel 28 die de nauwkeurigheden van model 42o (foto 39) weergeeft. De
relatieve oriëntatie gebeurde door de herkenning van 126 homologe punten. De RMSE
bedraagt 0,0046 mm. De beeldrotatieparameters zijn vrij laag, al heeft phi (1) een erg hoge
waarde (115°). Er werden opnieuw breeklijnen aangeduid voor de beeldmatching. De
absolute oriëntatie kon gebeuren door het aanduiden van negen GCP. Zowel op de x-as als op
de y-as is de RMSE 0, 2 mm. Op de z-as is dit 1,5 mm. De RMS van het DEM is niet
ingevuld. Het DEM werd aangemaakt aan de hand van te weinig punten.
Tabel 28: Nauwkeurigheden model42o
Bron: eigen onderzoek
Model42o zijaanzicht onder
relatieve oriëntatie absolute oriëntatie aantal punten 126 aantal punten 9 RMSE (mm) 0,0046 RMSE (mm) x: 0,267775 beeldrotatieparameters (radialen) y: 0,256068 kappa (1) -0,0042 z: 1,515660 (2) 0,0001 DEM en orthofoto omega 0,0275 RMS phi (1) -2,0091 punten > 20% (2) -0,0237
85
Foto 39: Orthofoto van model 42o
Bron: eigen onderzoek
7.1.6 Besluit
Na het bespreken van de nauwkeurigheden van alle aangemaakte modellen kunnen we enkele
algemene vaststellingen maken.
De relatieve oriëntatie gebeurde bijna altijd met meer dan 100 homologe punten. Bij twee
stereoparen zijn een lager aantal overeenkomstige punten aangeduid. Het gaat hierbij om
model51l en model61l. Zij bezitten respectievelijk 73 en 89 relatieve punten. Normaal heeft
het aantal punten een invloed op de nauwkeurigheid van de oriëntatie. In dit onderzoek
kunnen we echter geen verband aantonen tussen het aantal punten en de Root Mean Square,
die (ruim gezien) meestal rond 0,0050 mm ligt. Dat er minder overeenkomstige punten
werden gevonden (en konden aangeduid worden) bij modellen 51l en 61l, kan wellicht gelinkt
worden aan de over- en onderbelichting in deze foto’s (zie hoofdstuk 6.1.4). Bij de absolute
oriëntatie konden bij de bovenaanzichten steeds het grootste aantal grondcontrolepunten
aangeduid worden. Op de foto’s van deze aanzichten zijn namelijk het meeste GCP zichtbaar.
De RMS is daarom niet opvallend lager bij de bovenaanzichten. De fouten van de absolute
oriëntatie liggen meestal lager dan 1 mm in x en y. De fout op de z-as is vaak iets hoger (rond
1,5 mm). Aangezien alle foto’s met behulp van een statief genomen werden, ligt de fout van
de beeldparameters omega en kappa steeds laag. De grootste afwijking wordt aangetroffen in
phi, die een rotatie rond de y-as weergeeft (figuur 17, p. 57). Dit wil dus zeggen dat bij
86
bepaalde opnamen de camera niet loodrecht naar het object gericht werd, maar deze iets meer
naar links of naar rechts georiënteerd was.
Het is duidelijk dat een onderzoeker veel van de doorlopen stappen in de verwerking kan
beïnvloeden. Een keuze qua belichting kan de relatieve oriëntatie gemakkelijker of moeilijker
maken. De absolute oriëntatie hangt volledig af van de grondcontrolepunten, die handmatig
aangeduid moeten worden. De fouten van de beeldparameters kunnen beïnvloed worden door
het al dan niet gebruiken van een statief. Uiteindelijk worden het DEM en de orthofoto
automatisch aangemaakt door de software. Hierbij is het soms moeilijk om de
nauwkeurigheden te beïnvloeden (en zo te verbeteren).
7.2 3D-modellen aan de hand van de orthofoto’s
Per archeologisch object werden vijf orthofoto’s bekomen. De bedoeling was deze te
visualiseren in AutoCAD Civil 3D om zo voor elk object een 3D-model te bekomen. Het
visualiseren van orthofoto’s in AutoCAD Civil 3D is reeds verschillende malen toegepast met
orthofoto’s van muren van (historische) gebouwen. De werkwijze hiervoor wordt hieronder
besproken. Vervolgens worden de resultaten van dit onderzoek overlopen.
7.2.1 Werkwijze samenvoegen van de orthofoto’s
Vooraleer de foto’s in te voegen in AutoCAD Civil 3D worden ze bewerkt in Adobe
Photoshop. In hoofdstuk 7.1 worden de orthofoto’s afgebeeld zoals ze geëxporteerd werden
uit VirtuoZoNT. Om een mooi 3D-model te bekomen werden de overtollige delen (zoals de
achtergrond) “weggeveegd” in Adobe Photoshop. Op die manier wordt de achtergrond
transparant en is enkel het object nog zichtbaar (bijlage 7). Deze afbeeldingen worden
opgeslagen als *.png bestand, zodat ze in AutoCAD Civil 3D ingeladen kunnen worden.
Om de orthofoto’s te kunnen positioneren wordt gebruik gemaakt van de hoekpunten van de
orthofoto die gekend zijn uit het QA-rapport. De orthofoto is dan in het lokaal stelsel
gepositioneerd. Daarna wordt een 3D-polyline getekend door de vier hoekpunten en drie
grondcontrolepunten. Dit gebeurt met 2D-coördinaten (x en y). Daarna wordt een 3D-polyline
door dezelfde drie grondcontrolepunten getekend. Deze keer wordt hierbij ook de z-waarde
ingevoegd. Door de 3D-align functie worden beide polylines ‘gealigneerd’ met elkaar. Hierna
87
wordt een nieuwe 3D-polyline getekend van de drie grondcontrolepunten. Deze keer echter
met de coördinaten van het algemeen stelsel. Deze lijn wordt ‘gealigneerd’ met de vorige.
Uiteindelijk bekomt men dus een kader dat de vier hoekpunten van de orthofoto en drie
grondcontrolepunten bevat. Het kader staat nu in de 3D-coördinaten in het algemeen stelsel.
De orthofoto kan nu op de juiste plaats gepositioneerd worden (Goossens et al., 2010).
Deze werkwijze moet worden herhaald voor elke orthofoto zodat de vijf orthofoto’s
uiteindelijk een 3D-model vormen.
7.2.2 Resultaten: 3D-modellen?
Zoals hierboven vermeld is de beschreven werkwijze voor het visualiseren van meerdere
orthofoto’s in AutoCAD Civil 3D reeds verschillende malen met succes toegepast. Belangrijk
te vermelden is dat het steeds om orthofoto’s van muren ging.
In dit onderzoek bleek het samenvoegen van de orthofoto’s niet mogelijk (figuur 18).
Hiervoor zijn wellicht twee belangrijke verklaringen. Ten eerste is er een probleem met de
grondcontrolepunten voor het visualiseren in AutoCAD Civil 3D. Bij de eerdere toepassingen
van deze werkwijze lagen de grondcontrolepunten steeds op het object zelf29. In dit onderzoek
is dit niet het geval. De targets die dienden als grondcontrolepunten bevinden zich op het
frame dat gebruikt werd bij de foto-opnamen. De GCP bevinden zich zo ver verspreid in z dat
AutoCAD Civil 3D de orthofoto’s onmogelijk juist kan positioneren tegenover elkaar. Deze
software kan namelijk de orthofoto niet “uittrekken”. Verder zijn de z-waarden van de
achtergronden steeds aangepast in de match edit tijdens de verwerking in VirtuoZoNT (zie
hoofdstuk 6.3). Dit zou eveneens een rol kunnen spelen bij het niet correct kunnen
positioneren van de orthofoto’s. Ten tweede gaat het hier om de visualisatie van ronde
objecten en geen “rechte vlakken” zoals muren. Moesten de orthofoto’s aansluitend en op de
juiste plaats gezet worden, zou het 3D-model in dit geval nog steeds geen ronde vorm
aannemen. De orthofoto’s zouden een blokvormig figuur vormen.
29 Bij opnamen van een muur liggen de targets of grondcontrolepunten steeds op de muur.
88
Figuur 18: Een voorbeeld van twee orthofoto’s in AutoCAD Civil 3D. De orthofoto’s sluiten niet aan op elkaar en liggen ook fout georiënteerd in de 3D-ruimte
Bron: eigen onderzoek
Als mogelijke oplossing voor het eerste probleem zou men kunnen opteren enkel de targets te
gebruiken die ‘in het vlak van de orthofoto’ liggen, waardoor de verspreiding in z klein blijft.
Bij foto 40 zou er bijvoorbeeld gebruik kunnen gemaakt worden van de drie in het groen
omcirkelde targets voor het positioneren van de orthofoto. Deze GCP liggen allemaal in het
vlak van de foto. De in het rood omcirkelde GCP zouden dan zeker niet mogen gebruikt
worden. Dit zou echter nog steeds geen goed 3D-model geven als resultaat. Opnieuw zou dan
een vierkant blok gecreëerd worden waarbij elke zijde uit een orthofoto bestaat. Er zou dus
ook met deze methode geen mooi aansluitend 3D-model met de rondingen van het object
verkregen worden.
89
Foto 40: Belang ligging van de GCP bij het positioneren in AutoCAD Civil 3D
Bron: eigen onderzoek
Het is duidelijk dat de methode die zonder veel problemen kan gebruikt worden bij het
visualiseren van muren, in dit onderzoek geen resultaat geeft. Deze conclusie is echter pas
genomen na het veelvoudig testen (een voorbeeld is te zien op figuur 18) van het positioneren
van de orthofoto’s in AutoCAD Civil 3D.
7.3 Anagliefen
Ter illustratie werd van enkele van de verkregen DEM’s een anaglief gemaakt. Twee hiervan
worden getoond (foto 41 en foto 42). Op een anaglief wordt dieptezicht gecreëerd door
stereoscopische beelden weer te geven. Dit dieptezicht is enkel zichtbaar met een rood-blauw
3D-brilletje (er bevindt zich zo een brilletje helemaal achteraan in deze masterproef). Het is
een goedkope en erg eenvoudige manier om 3D-voorstellingen te tonen. De kwaliteit is echter
niet erg hoog. De anagliefen uit dit onderzoek zijn louter illustratief en werden aangemaakt
door middel van MATLAB 7.12.0.
90
Foto 41: Anaglief van de Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel
Bron: eigen onderzoek
Foto 42: Anaglief van de Romeinse firmalamp30
Bron: eigen onderzoek 30 Ondanks het editeren bleef een fout zichtbaar. Eén van de gaten in de lamp lijkt omhoog te komen.
91
8. LASERSCANNING
Ter vergelijking van (de resultaten van) de fotogrammetrie werd ook gebruik gemaakt van
laserscanning voor het driedimensionaal documenteren van archeologische objecten. Deze
laserscanning gebeurde hier in combinatie met het fotograferen van de objecten, en dat beiden
vanuit dezelfde opnamehoek.
8.1 Werkwijze
8.1.1 Bepaling nodal point
Het fotograferen gebeurde door rekening te houden met het zogenaamde nodal point van de
camera. Het nodal point is het punt in de lens waar het licht zich kruist
(http://www.niekbroekhuis.nl, 26 april 2011). Dit punt is afhankelijk van de camera en de lens
die je gebruikt. De waarden voor het berekenen van het nodal point zijn samengebracht en
terug te vinden op het internet31. Door deze manier van werken bevindt het centrum van de
lens zich op exact dezelfde plaats als het centrum van de laserscanner. Beide toestellen
worden één voor één gebruikt op exact dezelfde plaats en leggen dus exact hetzelfde vast.
Daardoor wordt een combinatie van de puntenwolk met de foto mogelijk.
De laserscanning gebeurde opnieuw met de Leica HDS6100 scanner (bijlage 3). De
instellingen gebeurden met een aan de scanner gekoppelde laptop. De foto’s werden genomen
met een digitale spiegelreflexcamera Canon EOS550D en lens Canon EF 35mm f/2 (bijlage
8). Om de plaatsing van de camera of dus het nodal point te bepalen maken we gebruik van
twee afstanden (L1 en L2) die we bij elkaar optellen. L1 (foto 43) is de afstand van de
aansluiting op een driepikkel tot de lensbasis. Bij de Canon EOS550D is dit 39 mm32. L2
(foto 44) is de afstand van de basis van de lens tot de aansluiting. Voor de Canon EF 35 mm
f/2 lens is dit 12,5 mm33 (http://wiki.panotools.org, 27 april 2011). Wanneer we de som
maken van beiden bekomen we 51,5 mm of 5,15 cm. De camera werd op deze afstand
vastgezet op de driepikkel om de foto’s te maken (foto 45).
31 De website met informatie omtrent het nodal point is: http://wiki.panotools.org/Entrance_Pupil_Database. 32 De gebruikte waarden zijn deze van de Canon EOS500D, omdat deze van de 550D nog niet online staan. 33 Bij een diafragma van 11 is dit 23 mm (http://wiki.panotools.org, 27 april 2011).
92
Foto 43: De Tripod Mounth Lenght L1
Bron: http://wiki.panotools.org, 27 april 2011
Foto 44: De Entrance Pupil Length L2
Bron: http://wiki.panotools.org, 27 april 2011
Foto 45: De zogenaamde Nodal Ninja waarop de camera geplaatst wordt na het berekenen van L1 en L2
Bron: http://www.nodalninja.com/products/panoheads/nodalninja3.html, 17 mei 2011
93
8.1.2 Laserscanning en foto-opnamen
Drie van de archeologische objecten werden op deze manier gescand en gefotografeerd. Twee
objecten werden met zes scans en evenveel foto’s gedocumenteerd. Het derde object werd in
vier scans en foto’s vastgelegd34. De laserscanning gebeurde op dezelfde manier als eerder
besproken (zie hoofdstuk 4.3). De resolutie / nauwkeurigheid van de scans bedraagt opnieuw
(ongeveer) 0,632 mm. Er werd steeds eerst een laserscan uitgevoerd, waarna een foto werd
genomen. Hierbij werd de driepikkel waarop de laserscan en de camera werden gemonteerd,
niet verplaatst. Wanneer zowel een scan als een foto genomen waren, kon de driepikkel op
een volgende positie geplaatst worden. De verwerking van de foto’s en de puntenwolken
gebeurde in de software Cyclone.
Eerst en vooral werd geprobeerd de foto’s te draperen over de puntenwolken door de zes (of
vier) puntenwolken eerst samen te voegen. Dit gebeurde door de targets in alle puntenwolken
aan te duiden en een registratie uit te voeren. Een eerste foto kon op deze samengevoegde
puntenwolk gemakkelijk gedrapeerd worden. Het draperen van een foto op een puntenwolk
gebeurt aan de hand van de Edit object – Appearance – Texture Map Browser functie (figuur
19). Eerst wordt daarvoor de puntenwolk geselecteerd. Door het aanduiden van
overeenkomstige punten op de wolk en foto krijgt elk punt in de puntenwolk uiteindelijk een
kleur (uit de foto) toegewezen. Meer dan één foto draperen op een geregistreerde puntenwolk
bleek echter niet te lukken. Om die reden werd een tweede keer elke foto eerst apart met de
bijhorende puntenwolk gecombineerd. Daarna werd geprobeerd de puntenwolk met
gedrapeerde foto’s samen te voegen. Ook deze methode bleek echter niet te lukken. Ook het
draperen van elke foto apart op een (aparte) geregistreerde puntenwolk zorgde niet voor het
gevraagde resultaat.
34 Omdat op voorhand niet geweten is hoeveel scans exact nodig zijn tijdens de verwerking werden (in dit onderzoek) twee objecten gedocumenteerd aan de hand van zes scans en foto’s en één object met vier scans / foto’s.
94
Figuur 19: Attische pyxis: puntenwolk (scan 5) en bijhorende foto (1531) in Cyclone
Bron: eigen onderzoek
8.2 Resultaten
Binnen de Vakgroep Geografie van de Universiteit Gent werd het combineren van
puntenwolken met gedrapeerde foto’s nog niet toegepast. Van bovenstaande methode werd
enkel gebruik gemaakt bij het registreren van muren. Daarbij werd steeds gewerkt met één
puntenwolk en één foto. Zoals hierboven beschreven is het in dit onderzoek niet gelukt
meerdere puntenwolken met gedrapeerde foto’s te combineren zodat een volledig
driedimensionale weergave van een object ontstaat. De methode werkt wel uitstekend voor
het combineren van één scan met één foto en de resultaten van een gedrapeerde foto op een
puntenwolk zijn visueel goed (figuur 20 en figuur 21). In het onderzoek naar een volledige
driedimensionale documentatie van archeologische objecten heeft deze laserscanning echter
geen (grote) meerwaarde ten opzichte van de fotogrammetrie.
95
Figuur 20: Puntenwolk (vanuit één scanpositie) met één gedrapeerde foto: Attische pyxis
Bron: eigen onderzoek
Figuur 21: Puntenwolk (vanuit één scanpositie) met één gedrapeerde foto: Romeinse militaire dakpan of baksteen met stempel
Bron: eigen onderzoek
96
9. BESLUIT
Een gedetailleerde documentatie van cultureel erfgoed, waaronder ook archeologische
objecten, is van groot belang. Dit om de informatie over de artefacten ook in de toekomst te
kunnen raadplegen. Een driedimensionale documentatie vormt hierbij een uitstekende bron
van informatie voor het beheren, restaureren, analyseren en interpreteren van dit erfgoed. Een
groot voordeel is dat dit kan gebeuren zonder dat de onderzoeker het object in zijn bezit heeft.
De visueel aantrekkelijke eindproducten kunnen eveneens gebruikt worden voor een
voorstelling aan het grote publiek. Een 3D-documentatie kan bekomen worden aan de hand
van zogenaamde image-based en range-based methoden, waarvan respectievelijk
fotogrammetrie en laserscanning de meest gebruikte zijn. Een belangrijk voordeel van de
fotogrammetrie is dat de gegevensverzameling (of foto-opnamen) vanop een afstand kan
gebeuren. De verwerking of restitutie achteraf kan binnenskamers uitgevoerd worden. Dit
proces leidt tot gedetailleerde en nauwkeurige eindproducten. De laserscanning wordt
voornamelijk gebruikt bij de documentatie van complexe objecten. Vaak wordt echter een
combinatie van beide methoden gebruikt. Waar de fotogrammetrie nauwkeurigheid of detail
mist, wordt dit op die manier opgelost door de resultaten van de laserscanning, of omgekeerd.
De vraagstelling die het uitgangspunt vormde voor deze masterproef was er één naar de
bruikbaarheid van de fotogrammetrie bij het (driedimensionaal) documenteren van
archeologische objecten, in combinatie met een verwerking aan de hand van VirtuoZoNT. Het
doel hierbij was een methodologie te bekomen voor de dataverzameling en
–verwerking. Er werd in deze masterproef gekozen voor een eenvoudige en toegankelijke
methode zonder bijvoorbeeld het gebruik van metrische camera’s.
In dit onderzoek deed een zelfgemaakt houten kader (het frame) dienst als ruimte waarin de
objecten werden georiënteerd. De grondcontrolepunten of targets werden hier ingemeten met
een laserscanner. Het werd duidelijk dat er voldoende grondcontrolepunten op het frame
moeten worden aangebracht om een vlotte verwerking te verzekeren. Voor de absolutie
oriëntatie zijn namelijk minstens zes grondcontrolepunten nodig. Wanneer de coördinaten van
de grondcontrolepunten bepaald zijn, is het belangrijk het assenstelsel te roteren vooraleer de
verwerking in VirtuoZoNT aan te vatten. Indien foto-opnamen worden genomen van
verschillende zijaanzichten van een object, moet voor elk aanzicht het assenstelsel aangepast
worden. Daarbij moeten negatieve z-coördinaten vermeden worden. In ons onderzoek werden
deze negatieve z-waarden pas achteraf waargenomen. Ze konden evenwel nog aangepast
97
worden. Uiteindelijk zal voor elk aanzicht een aparte lijst met coördinaten bekomen worden.
De lijsten kunnen gebruikt worden voor de restitutie door middel van de software
VirtuoZoNT.
Bij het fotograferen van de objecten is het allereerst belangrijk de instellingen (zoals
focuslengte, ISO-waarde, diafragma en sluitertijd) telkens aan te passen volgens de
opnameomstandigheden. Indien foto’s kleine problemen bevatten zoals overbelichting kan dit
opgelost worden in software zoals Adobe Photoshop. Verder is het een must te fotograferen
met behulp van een statief en is het belangrijk de foto’s zo horizontaal mogelijk te nemen.
Welke achtergrond gebruikt wordt heeft op zich niet veel belang, maar de software moet
hierop wel voldoende overeenkomstige punten kunnen aanduiden tussen het linker- en
rechterbeeld. Van de door ons gebruikte achtergronden bleek de blauw-grijze hiervoor het
beste in aanmerking te komen. Ook de rode met grote donkerrode figuren bleek goed
bruikbaar voor de relatieve oriëntatie.
Om tot zo goed mogelijke eindproducten te komen is het tijdens de dataverwerking in
VirtuoZoNT belangrijk gebruik te maken van de handmatige editeer mogelijkheden zoals
prepare for match en match edit. Na de restitutie werden digitale hoogtemodellen (DEM) en
orthofoto’s verkregen. De DEM’s geven een driedimensionaal beeld van de archeologische
objecten. Deze beelden kunnen gebruikt worden voor verschillende doeleinden waaronder een
totale analyse van het object. Ze kunnen ook gebruikt worden voor een visuele voorstelling in
musea en dergelijke. De besproken anagliefen zijn hiervan het meest eenvoudige en goedkope
voorbeeld. Deze hebben echter niet het goede resultaat dat de DEM’s zelf wel bezitten. De
orthofoto’s zijn metrisch correcte foto’s van het object. Hierop kunnen dus bijvoorbeeld
metingen gedaan worden.
Het is duidelijk dat de gehanteerde Close Range fotogrammetrie wel degelijk voldoende
resultaten geeft in dit onderzoek. Het driedimensionaal documenteren van archeologische
objecten is zeker mogelijk aan de hand van deze techniek. Een volledig 3D-model kon met de
gekende werkwijze (met behulp van AutoCAD Civil 3D) niet bekomen worden. Verder
moeten we vermelden dat de bodem van de objecten niet is gedocumenteerd. Om een volledig
artefact te registreren zou dit wel moeten gebeuren. Ook de laserscanning in combinatie met
het fotograferen van de objecten, waarbij rekening wordt gehouden met het nodal point,
toonde zijn nut in dit onderzoek. Het levert echter geen extra informatie bovenop deze
verkregen door de fotogrammetrie. Het draperen van de foto’s op de puntenwolken is niet
moeilijk of erg tijdrovend. En de resultaten van een gedrapeerde foto op een puntenwolk zijn
98
visueel mooi. Maar ook met deze techniek lukte het combineren van de verschillende
aanzichten niet, waardoor een totaal 3D-beeld ook hier niet werd verkregen.
Het wetenschappelijk belang van 3D-registraties en –visualisaties is al jaren aanvaard en werd
voornamelijk toegepast op gebouwen en archeologische sites. Gelukkig is er de laatste jaren
ook een groeiend besef gekomen dat een gelijkaardig onderzoek nuttig kan zijn voor
archeologische objecten. Niettemin het onderzoek in deze masterproef het gebruik van
fotogrammetrie voor het documenteren van archeologische vondsten demonstreert, is er nood
aan verder onderzoek. De belangrijkste uitdaging voor de toekomst is een methode vinden
waarmee volledige 3D-modellen kunnen gemaakt worden, al dan niet na een restitutie aan de
hand van VirtuoZoNT. Daarnaast zou ook een verbeterd concept bedacht kunnen worden voor
het gebruikte frame waardoor (bijvoorbeeld) ook de bodem van objecten kan worden
gefotografeerd. De opnameomstandigheden zouden ‘gestandaardiseerd’ kunnen worden door
een “ideale omgeving” te creëren waarin alle objecten worden gefotografeerd. In het
onderzoek met laserscanning, dat hier minder uitgebreid onderzocht werd, zou zeker een
manier moeten gevonden worden om verschillende gedrapeerde foto’s te combineren zodat
één 3D-object ontstaat. Eventueel kan ook bestudeerd worden of een combinatie van
fotogrammetrie met laserscanning oplossingen biedt.
99
REFERENTIES
1. Boeken / artikels
Antrop, M., De Maeyer, Ph. (2005) Theoretische basisconcepten van GIS. Gent: Academia
Press.
Bilde, P.G., Poulsen, B. (Eds.) (2008) The Temple of Castor and Pollux II.1 The Finds. Rome:
L’Erma di Bretschneider.
Boehler, W., Marbs, A. (2004) “3D scanning and photogrammetry for heritage recording: a
comparison”. In: Brandt, S.A. (Ed.) Geoinformatics 2004. Proceedings of the 12th Conference
on Geoinformatics June 7-9 2004. Geospatial Information Research: Bridging the Pacific and
Atlantic. Sweden: University of Gävle. pp. 291-298.
(http://fromto.hig.se/~bjg/geoinformatics/files/p291.pdf)
Cooper, M.A.R., Robson, S. (2001) “Theory of close range photogrammetry”. In: Atkinson,
K.B. (Ed.) Close Range Photogrammetry and Machine Vision. Caithness: Whittles
Publishing, pp. 9-51.
Dallas, R.W.A. (2001) “Architectural and archaeological photogrammetry”. In: Atkinson,
K.B. (Ed.) Close Range Photogrammetry and Machine Vision. Caithness: Whittles
Publishing, pp. 283-302.
Dowman, I.J., Scott, P.J. (1980) “Photogrammetric theory, techniques and problems”. In:
Atkison, K.B. (Ed.) Developments in Close Range Photogrammetry – 1. London: Applied
Science publishers LTD, pp. 15-38.
Fryer, J.G. (2001) “Introduction”. In: Atkinson, K.B. (Ed.) Close Range Photogrammetry and
Machine Vision. Caithness: Whittles Publishing, pp. 1-8.
Goossens, R. (s.d.) Fotogrammetrische opnamen. Onuitgegeven cursus. Universiteit Gent:
Faculteit Wetenschappen, Vakgroep Geografie
100
Goossens, R., De Wulf, A., Carlier, L., De Ryck, M., Nuttens, T. (2010) 3D-registratie en
visualisatie. Sint-Baafsadbij, Gent. Onuitgegeven cursus. Universiteit Gent: Faculteit
Wetenschappen, Vakgroep Geografie.
Habib, A.F., Ghanma, M.S., AL-Ruzouq, R.I., Kim, E.M. (2004) “3D-modelling of historical
sites using low-cost digital cameras”. In: Altan, O. (Ed.) Geo-Imagery Bridging Continents.
Proceedings of the XX ISPRS Congress July 12-23 2004. Istanbul, pp. 570-575.
(http://www.isprs.org/proceedings/XXXV/congress/comm5/papers/618.pdf)
Heinz, G. (2002) “Pharaoh Pepi I.: Documentation of the oldest known life-size metal
sculpture using laser and photogrammetry”. In: CIPA WG 6 International workshop on
Scanning for Cultural Heritage Recording. 21-23 September 2002. Corfu, pp. 1-5.
(http://www.i3mainz.fh-mainz.de/publicat/korfu/p23_Heinz.pdf)
Heno, R., Egels, Y. (2002) “Digital photogrammetric workstations”. In: Kasser, M., Egels, Y.
(Eds.) Digital Photogrammetry. London and New York: Taylor & Francis, pp. 145-158.
Ioannidis, Ch., Tsakiri, M. (2003) “Laser scanning and photogrammetry for the
documentation of a large statue. Experiences in the combined use”. In: Altan, O. (Ed.) New
Perspectives to Save Cultural Heritage. Proceedings of the XIX CIPA Symposium. Antalya
September 31 – October 4 2003. Istanbul.
(http://cipa.icomos.org/text%20files/antalya/137.pdf)
Kasser, M., Polidori, L. (2002) “From the aerial image to orthophotography: different levels
of rectification”. In: Kasser, M., Egels, Y. (Eds.) Digital Photogrammetry. London and New
York: Taylor & Francis, pp. 282-288.
Koch, M, Kaehler, M. (2009) “Combining 3D laser-scanning and close-range
photogrammetry - an approach to exploit the strength of both methods”. Making History
Interactive. Proceedings of the 37th Annual CAA Conference. March 22-26 2009.
Williamsburg, Virginia. pp. 1-7.
(http://www.caa2009.org/articles/Koch_Contribution278_a.pdf)
101
Lambers, K., Remondino, F. (2008) “Optical 3D measurement techniques in archaeology:
recent developments and applications”. In: Posluschny, A. (Ed.) Layers of Perception.
Proceedings of the 35th International Conference on Computer Applications and Quantitative
Methods in Archaeology (CAA). Berlin April 2-6 2007. Bonn. pp. 27-35.
(http://www.photogrammetry.ethz.ch/general/persons/fabio/lambers_remondino_CAA07.pdf)
Maertens de Noordhout, J. (1938) Catalogue du Musée des Antiquités de l’Université de
Gand. Années 1907-1931. Gent: De Scheemaecker.
Mikhail, E. M., Bethel, J.S., McGlone, J.C. (2001) Introduction to Modern Photogrammetry.
New York: John Wiley & Sons, Inc.
Pollefeys, M., Van Gool, L., Vergauwen, M., Cornelis, K., Verbiest, F., Tops, J. (2003) “3D
capture of archaeology and architecture with a hand-held camera”. In: Fangi, G., Malinverni,
E.S. (Eds.) Vision Techniques for Digital Architectural and Archaeological Archives.
Proceedings of the Workshop. July 1-3 2003. Vol. XXXIV, Part 6/W12. Ancona. pp. 262-267.
(http://www.isprs.org/proceedings/XXXIV/6-W12/proceedings/66.pdf)
Reimer, P.J. (Ed.) (2004) Klassieke Oudheid. Namen en begrippen uit de Griekse en
Romeinse Oudheid van A tot Z. Utrecht: Het Spectrum.
Zheng, J., Yuan, W., Qinghong, S. (2008) “Automatic reconstruction for small archaeology
based on close-range photogrammetry”. In: Maas, H.-G., Schneider, D. (Eds.) Proceedings of
the Workshop WG V/1 Industrial Vision Metrology Systems and Applications. Vol. XXXVII.
Bejing. pp. 165-168.
(http://www.isprs.org/proceedings/XXXVII/congress/5_pdf/30.pdf)
2. Internetbronnen
Broekhuis, N. (s.d.) Het bepalen van Nodal Point.
http://www.niekbroekhuis.nl/panorama/html/nodalpoint.html. 26/04/2011.
Korffg, R. (2005) Entrance Pupil Database.
http://wiki.panotools.org/Entrance_Pupil_Database. 27/04/2011.
102
Reichmann, M. (2011) Understanding Raw Files.
http://www.luminous-landscape.com/tutorials/understanding-series/u-raw-files.shtml.
16/04/2011.
Stadt Augsburg (2001) Historical Synopsis.
http://www.augsburg.de/index.php?id=12356. 23/05/2011
Van de velde, L. (2002) GPS en kaartprojecties.
http://www.belclimb.net/article-details.asp?artID=105&sid=9. 3/04/2011.
N.N. (2007) Opzoeken: binoculair.
http://www.encyclo.nl/begrip/binoculair. 3/04/2011.
N.N. (2007) Opzoeken: Pyxis.
http://www.encyclo.nl/begrip/pyxis. 31/03/2011.
N.N. (2007) Opzoeken: resolutie.
http://www.encyclo.nl/begrip/resolutie. 14/05/2011
N.N. (2007) Opzoeken: verglazen.
http://www.encyclo.nl/begrip/verglazen. 31/03/2011.
N.N. (2010) Digitale gegevens. Digitale orthofoto’s.
http://www.ngi.be/NL/NL1-5-3.shtm. 2/04/2011.
N.N. (2010) Glazen unguentarium.
http://www.bodemvondstenwereld.nl/viewtopic.php?f=66&t=23374. 31/03/2011.
N.N. (2010) ISPRS Historical Background.
http://www.isprs.org/society/history.aspx. 2/04/2011.
N.N. (2011), Phase-Based vs. Time-of-Flight.
http://www.smartgeometrics.com/rentals/phase-based-vs-time-of-flight. 11/05/2011.
103
N.N. (s.d.) Reproduction Ancient Roman Oil Lamps. Roman Empire.
http://www.ancientlamps.com/empire.html. 23/05/2011
3. Gebruikte software
Adobe Photoshop CS5 Extended
AutoCAD Civil 3D 2010
Cyclone 7.1.1
MATLAB 7.12.0
Microsoft Office 2007
VirtuoZoNT 3.2.5
104
BIJLAGEN
BIJLAGE 1 Inventaris van de uitgeleende objecten 105
BIJLAGE 2 Figuren met plaatsing van de targets en laserscan posities 108
BIJLAGE 3 Brochure met specificaties van de Leica HDS6100 113
BIJLAGE 4 Specificaties van de Nikon D5000 en 18-105 mm lens 117
BIJLAGE 5 Foto inventaris 123
BIJLAGE 6 Het linkse beeld van elk besproken stereopaar 143
BIJLAGE 7 De bijgewerkte orthofoto van elk besproken stereopaar 145
BIJLAGE 8 Specificaties van de Canon EOS550D en 35 mm lens 148
BIJLAGE 9 Extra foto’s met de werkwijze tijdens het onderzoek 154
BIJLAGE 10 QA-rapporten van alle modellen 156
DIGITALE BESTANDEN
De digitale bestanden aangemaakt in VirtuoZoNT zijn te vinden op PC2 in lokaal
40.08.110.026 en opgeslagen op een externe harde schijf (gebouw S8, Vakgroep Geografie).
De digitale bestanden aangemaakt in Cyclone zijn te vinden op de PC in lokaal 015 (3de
verdieping) en opgeslagen op een externe harde schijf (gebouw S8, Vakgroep Geografie).
3D-BRIL
Op de laatste pagina van deze masterproef is een rood-blauw 3D-brilletje te vinden waarmee
de anagliefen op p. 90 kunnen bekeken worden.