Fotogrammetria con droni professionali: perché la distorsione immagine è necessaria

Nel campo dei rilievi fotogrammetrici con droni, la geometria delle immagini acquisite è cruciale per ottenere modelli 3D e mappe di alta precisione. Un aspetto spesso sottovalutato è la distorsione ottica presente nelle fotografie, specialmente quelle scattate con lenti grandangolari. Comprendere la natura di queste distorsioni e come vengono gestite dai diversi droni è fondamentale per la qualità del risultato fotogrammetrico.

Distorsione ottica: una caratteristica intrinseca delle lenti 🔎

La distorsione ottica e la vignettatura sono alterazioni geometriche intrinseche delle lenti fotografiche. La distorsione radiale provoca la curvatura delle linee rette non passanti per il centro dell'immagine (a barilotto o a cuscinetto), mentre la vignettatura causa un'attenuazione della luminosità verso i bordi. Questi fenomeni sono particolarmente evidenti nelle lenti grandangolari, comunemente utilizzate nella mappatura aerea per massimizzare l'area coperta.

Immagine scattata con Mavic 3 Enterprise

Droni Consumer vs. droni Enterprise: differenze nella gestione delle distorsioni 🆚

Esiste una differenza significativa nel modo in cui i droni delle diverse categorie gestiscono queste distorsioni durante l'acquisizione delle immagini.

Molti droni di fascia consumer, come i modelli delle serie DJI Mini o Air, applicano automaticamente correzioni digitali alle immagini (una sorta di "dewarping" interno) prima di salvarle. Questo processo mira a fornire all'utente finale immagini visivamente più "pulite" e prive di distorsioni evidenti.

Al contrario, i droni DJI Enterprise, progettati specificamente per applicazioni professionali come la fotogrammetria, offrono la possibilità di disattivare queste correzioni automatiche. Ciò significa che le immagini vengono salvate preservando la distorsione ottica originale così come acquisita dalla lente sul sensore.

Il vantaggio nella fotogrammetria di precisione ✅

Questa differenza è sostanziale per il flusso di lavoro fotogrammetrico. Software professionali come Agisoft Metashape o Pix4Dmapper non si limitano a "raddrizzare" le linee, ma eseguono un processo di calibrazione della telecamera altamente sofisticato.

Questo processo analizza la distorsione presente nelle immagini per determinare con precisione i parametri intrinseci della lente. Conoscere l'esatto modello di distorsione è fondamentale per triangolare correttamente la posizione 3D di ogni punto basandosi sulla sua posizione in diverse immagini 2D.

Fornire al software di fotogrammetria le immagini con la distorsione originale consente al software di eseguire la calibrazione nel modo più accurato possibile, basandosi sulla reale proiezione geometrica della lente. Le correzioni automatiche applicate dai droni consumer, invece, modificano o rimuovono in parte questa informazione geometrica essenziale prima che il software possa utilizzarla, limitando l'accuratezza potenziale della calibrazione e della ricostruzione 3D. Pertanto, la capacità dei droni enterprise di fornire immagini con distorsione non corretta li rende intrinsecamente più adatti e precisi per lavori fotogrammetrici professionali rispetto ai modelli consumer che applicano correzioni automatiche non reversibili.

Implicazioni pratiche: zoom e camere multiple 📷

La precisione nella fotogrammetria richiede coerenza nei dati di input. L'uso di lenti con zoom ottico, la cui distorsione varia al cambiare della lunghezza focale, complica la calibrazione. Il software necessita di parametri ottici consistenti; variazioni continue dello zoom rendono difficile definire un modello di calibrazione unico per un intero dataset, compromettendo l'accuratezza. Per questo si privilegiano lenti a lunghezza focale fissa.

Analogamente, l'elaborazione di immagini provenienti da camere diverse o con lunghezze focali molto differenti all'interno dello stesso progetto, sebbene possibile, aggiunge complessità e può ridurre l'accuratezza geometrica complessiva rispetto a un dataset omogeneo acquisito con un unico sensore a focale fissa. In Agisoft Metashape, immagini acquisite con camere differenti vengono automaticamente separate in gruppi di calibrazione distinti, ciascuno con propri parametri di calibrazione, proprio per gestire in maniera efficace queste variazioni.

Conclusione

La distorsione nelle immagini acquisite da droni DJI Enterprise non è un difetto, ma una caratteristica necessaria per una fotogrammetria di precisione. La possibilità di acquisire immagini preservando la distorsione originale distingue questi droni dai modelli consumer e li rende strumenti superiori per lavori professionali, consentendo ai software di elaborazione di eseguire calibrazioni e ricostruzioni 3D con la massima accuratezza possibile. L'adozione di tecniche di acquisizione coerenti, come l'uso di lenti a lunghezza focale fissa, massimizza ulteriormente il potenziale di accuratezza.