The 3D Red Planet - Ricostruzione 3D fotogrammetrica di Marte

Mars 2020 - Mission Perseverance Rover - @NASA

Il giorno 18 Febbraio 2021 rimarrà nella storia. Il Rover Perseverane, dopo 203 giorni di viaggio, è atterrato su Marte. 

Questo giorno verrà ricordato anche grazie ad un #drone, o meglio a Mars Helicopter - Ingenuity che è stato trasportato sul suolo marziano dal Rover Perseverance con lo scopo di svolgere nei prossimi giorni i primi voli autonomi sul Pianeta rosso...completamente in BVLOS! 

E cosa c'entrano la fotogrammetria 3D e Reality Capture?

Il Rover Perseverance (qui in 3D) è dotato di una fotocamera ad alta risoluzione che acquisisce e restituisce fotogrammi continui dello stato di fatto della superficie marziana. Durante la fase di atterraggio sono state acquisiti circa 400 fotogrammi con una risoluzione di 1280 × 1024 pixel. Le immagini sono stati successivamente resi disponibili gratuitamente dalla Nasa. 

Fig. 1) Fotogramma nadirale scattato dal Rover Perseverance

Interessante notare come in un ambiente così differente dal suolo terrestre, soprattutto in termini di illuminazione, per una corretta calibrazione del colore  sono stati posizionati sul rover degli indicatori di riferimento (reference markers), che verranno frequentemente inquadrati dalla camera Mastcam-Z ed analizzati dal team di tecnici.

Fig. 2) Reference Markers

Cosa abbiamo deciso di farci con questo materiale fotografico?

Chiaro, una ricostruzione 3D! 

Andiamo per gradi, come prima fase abbiamo scaricato dal sito della Nasa i Fotogrammi e dopo averli correttamente analizzati sono stati salvati per procedere con il Workflow Fotogrammetrico.

A questo punto, abbiamo inserito le immagini nel software SfM Reality Capture e abbiamo testato una fotogrammetria 'extraterrestre' 😉

Dopo aver inserito i fotogrammi nel software abbiamo eseguito il processo di allineamento che, grazie alle aree di sovrapposizione tra le immagini e i punti in comune, ha reso possibile generare una Nuvola di più di 1 milione di punti (1'255'010). Il risultato di questa elaborazione, la Nuvola di punti sparsa, è un elaborato di estrema importanza in quanto funge da struttura portante di tutte le elaborazione che successive. 

Fig. 3) Nuvola di punti sparsa e posizionamento camere - Software Reality Capture

Questo, per noi è già un ottimo risultato, ma non ci accontentiamo. 

Successivamente, settando i parametri corretti, abbiamo proseguito generando la Nuvola di Punti Densa e il Modello 3D, oggetto di successiva texture.

Fig. 4) Modelli 3D texturizzato

Secondo il nostro parere i risultati sono fenomenali, o per meglio dire, sono risultati Marziani!

Questo test ci fa capire quanto la fotogrammetria sia in continua evoluzione grazie agli incessanti miglioramenti degli strumenti fotografici, dei computer e dei software Structure from Motion come Reality Capture e Agisoft Metashape. 

Nella fattispecie, abbiamo avuto la piacevole conferma della straordinaria capacità di ricostruzione 3D di Reality Capture, anche attraverso l'utilizzo di immagini sviluppate per altre finalità. 

Ora attendiamo con ansia il primo volo autonomo da parte del drone Mars Helicopter - Ingenuity, sperando che la NASA renda ancora disponibili le immagini raccolte.