The Effects of Image Number and Resolution on The Digitalisation of Physical Space by Photogrammetry

Abstract

The protection and preservation of cultural heritage is an issue that has been emphasized frequently from past to present. Today, buildings of historical and cultural value are recorded with different documentation methods. With methods such as traditional surveying, photogrammetry and laser scanning, the current status of the buildings are documented and protected. Among these methods, photogrammetry technique is more advantageous than other methods in terms of requiring less labor and cost. Therefore, it is important to improve the photogrammetry technique, which has an important place in building documentation, and to increase its production capability.In this study, it is aimed that the photogrammetry method can perform better quality three-dimensional modeling. For this purpose; the effects of two different variables, number of images and resolution, on the three-dimensional model production process are analyzed by correlational research method. As the scope of the study; Fakih Dede tomb, which is currently located in a bus garage and faces the risk of preservation, was determined. An 80-second video image recording in 4K resolution was obtained by rotating around this structure determined as the scope. From this video recording, new sets of images were created with different image numbers and different resolution values. The changes in the parameter values of the models produced by photogrammetry technique with each of these sets separately are compared in tables. Based on the data obtained, recommendations are presented on how the number of images and resolution can increase the model production capability of photogrammetry. Accordingly, high resolution images should be obtained to create a quality 3D model, and if this is insufficient, the number of images should be increased.

Keywords

• 3D Digital Modeling
• Photogrammetry
• Number of Photos
• Resolution
• Architectural Preservation
• Point Cloud

Fiziki Mekânın Fotogrametri ile Dijitalleştirilmesinde Görüntü Sayısı ve Çözünürlüğünün Etkileri

Öz

Kültürel mirasın korunması ve yaşatılması geçmişten günümüze üzerinde sıkça durulan bir konudur. Günümüzde farklı belgeleme yöntemleri ile tarihi ve kültürel değer taşıyan yapılar kayıt altına alınmaktadır. Geleneksel rölöve, fotogrametri ve lazer tarama gibi metotlar ile yapıların güncel durumları belgelenerek koruma altına alınmaktadır. Bu yöntemler arasında fotogrametri tekniği; daha az iş gücü ve maliyet gerektirmesi açısından diğer metotlara göre daha avantajlıdır. Bu yüzden yapı belgelemede önemli bir yer tutan fotogrametri tekniğinin geliştirilmesi ve üretim kabiliyetinin artırılması önem arz etmektedir. Çalışmada, fotogrametri yönteminin daha kaliteli üç boyutlu modelleme yapabilmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla; görüntü sayısı ve çözünürlük olmak üzere iki farklı değişkenin üç boyutlu model üretim süreci üzerindeki etkileri korelasyonel araştırma yöntemi ile analiz edilmektedir. Çalışma kapsamı olarak; halihazırda bir otobüs garajı içinde yer alan ve korunma riskiyle karşı karşıya kalan Fakih Dede türbesi belirlenmiştir. Kapsam olarak belirlenen bu yapının çevresinde dönülerek kaydedilmek suretiyle 4K çözünürlükte 80 saniyelik bir video görüntü kaydı elde edilmiştir. Bu video kaydından farklı görüntü sayılarında ve farklı çözünürlük değerlerinde yeni görüntü takımları oluşturulmuştur. Bu takımların her biriyle ayrı ayrı olmak üzere fotogrametri tekniği ile üretilen modellerin, parametre değerlerindeki değişimler tablolara işlenerek kıyaslanmaktadır. Elde edilen bu verilere dayanarak görüntü sayısı ve çözünürlüğün, fotogrametrinin model üretim kabiliyetini artırmasına dair öneriler sunulmaktadır. Buna göre; kaliteli bir 3B model oluşturmak için yüksek çözünürlükte görüntüler elde edilmeli, bunun yetersiz kalması durumunda görüntü sayısı artırılmalıdır.

Anahtar Kelimeler

• 3B Dijital Modelleme
• Fotogrametri
• Fotoğraf Sayısı
• Çözünürlük
• Mimari Koruma
• Nokta Bulutu

References

1. Balcı, D. (2022). Kültürel mirasın belgelenmesinde lazer tarayıcıların kullanılması. Turkey Lidar Dergisi, 4(1), 27-36. https://doi.org/10.51946/melid.1129846
2. Bekar, İ. & Kutlu, İ. (2024). Critical analysis and digital documentation of the transformations of heritage buildings. VITRUVIO - International Journal of Architectural Technology and Sustainability, 9(1), 130-143. https://doi.org/10.4995/vitruvio-ijats.2024.21186
3. Çakıcı, F.Z., & Kaçdi, R. (2023). Systematic analysis of the digital technologies used in the documentation of historical buildings. Cultural Heritage and Science, 4(2), 69-77. https://doi.org/10.58598/cuhes.1344379
4. D’Urso, M. G., Marino, C. L., & Aldrighettoni, J. (2023). Degradation of Historic Masonry by Analytical and Digital Photogrammetry: a Quantitative Analysis. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 10(M-1-2023), 47-54. https://doi.org/10.5194/isprs-annals-X-M-1-2023-47-2023
5. Firzal, Y. (2021). Architectural Photogrammetry: a Low-Cost Image Acquisition Method in Documenting Built Environment. International Journal of GEOMATE, 20(81), 100-105. https://doi.org/10.21660/2021.81.6263
6. Fritsch, D., & Klein, M. (2018). 3D preservation of buildings – Reconstructing the past. Multimedia Tools and Applications, 77(7), 9153–9170. https://doi.org/10.1007/s11042-017-4654-5
7. Grussenmeyer, P., Hanke, K., & Streilein, A. (2002). Architectural Photogrammetry: Basic theory, Procedures, Tools. İçinde M. Kasser & Y. Egels (Ed.), Digital Photogrammetry (ss. 300-339). Taylor & Francis.
8. Karpuz, H. (Ed.). (2009). Türk kültür varlıkları envanteri Konya 42. Türk Tarih Kurumu Yayınları.

9. Kutlu, I., Soyluk, A. & Aydın, S. (2023). A review of the usability of photogrammetry technique for studying the structural behavior of historical buildings. Selcuk University Journal of Engineering Sciences, 22(01), 17-19. http://sujes.selcuk.edu.tr
10. Li, K., Ramandi, H.L., Zhang, C., Saydam, S., Oh, J., & Saydam, S. (2023). Exploring the capabilities of portable device photogrammetry for 3D surface roughness evaluation. International Journal of Mining, Reclamation and Environment, 37(8), 630-647. https://doi.org/10.1080/17480930.2023.2235845
11. Linder, W. (2009). Digital Photogrammetry: A Practical Course (2. baskı). Springer.
12. Maharni, M., Charieninna, A. & Nugroho, H. (2020). Identification of photo number effect for 3D modeling in Agisoft software. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 500(1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/500/1/012073
13. Marín-Buzón, C., Pérez-Romero, A., López-Castro, J. L., Jerbania, I. Ben, & Manzano-Agugliaro, F. (2021). Photogrammetry as a new scientific tool in archaeology: Worldwide research trends. Sustainability (Switzerland), 13(9), 1-27. https://doi.org/10.3390/su13095319
14. McManamon, P. (2019). LIDAR Technologies and Systems. Spie Press.
15. Pehlivan, G.F., Baldıran, A. & Pehlivan, E. (2022). Kültürel mirasın belgelenmesinde farklı tekniklerin karşılaştırılması: Iasos Bouleuterionu örneği. GRID- Architecture, Planning and Design Journal, 5(1), 53-71. https://doi.org/10.37246/grid.946786
16. Polidori, L. (2020). On Laussedat’s Contribution to the Emergence of Photogrammetry. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives, 43(B2), 893-899. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLIII-B2-2020-893-2020
17. Tinkham, W.T. & Swayze, N.C. (2021). Influence of agisoft metashape parameters on uas structure from motion individual tree detection from canopy height models. Forests, 12(2), 1–14. https://doi.org/10.3390/f12020250
18. Tuncer, O.C. (1986). Anadolu Kümbetleri 1 - Selçuklu Dönemi. Güven Matbaası.
19. Uluengin, M. B. (2014). Rölöve (6. Baskı). YEM Yayın.
20. Ulusoy, A.S. (2023). Fiziki mekânın meta evreni için fotogrametri ile dijitalleştirilmesi (Yüksek Lisans Tezi, KTO Karatay Üniversitesi). DSpace@Karatay. https://dspace.karatay.edu.tr/handle/20.500.12498/5533
21. URL-1. TKGM | Parsel Sorgu Uygulaması. https://parselsorgu.tkgm.gov.tr/#ara/cografi/37.86594846577408/32.50444114208222 (Erişim: 19.12.2023)
22. URL-2. Yılmaz, E. Stereo Görüntüleme Nedir? - Aydınlatma Portalı. https://www.aydinlatma.org/stereo-goruntuleme-nedir.html (Erişim: 18.10.2020)
23. URL-3. Konya Kent Bilgi Sistemi. https://kentrehberi.konya.bel.tr/#/rehber/ (Erişim: 19.07.2024)
24. URL-4. Agisoft Metashape. https://www.agisoft.com/ (Erişim:23.07.2024)
25. URL-5 Adobe. https://www.adobe.com/tr/ (Erişim: 23.07.2024)
26. Van, T.N., Thanh, T. Le, Van, T.N. & Naprstkova, N. (2023). Smartphone-Based Data Acquisition Method for Modelling 3D Printed Arm Casts. Manufacturing Technology, 23(2), 260-267. https://doi.org/10.21062/mft.2023.019