Occhialini 3D NVIDIA non più supportati: quali soluzioni adottare per la fotogrammetria?

Come probabilmente saprete, già dall' agosto 2019 la NVIDIA ha annunciato lo stop alla vendita del suo prodotto 3D VISION kit; questi occhialini non sono quindi più disponibili sul mercato e, cosa più grave, la NVIDIA non ne aggiorna più i driver. Se siete già in possesso di questi visori, questo mancato aggiornamento dei driver potrebbe creare problemi di instabilità e malfunzionamenti, ad esempio a seguito di un aggiornamento del sistema operativo. Di seguito vedremo come poter risolvere tecnicamente la questione e quali sono le possibili alternative.

VISUALIZZAZIONE STEREO E OCCHIALINI 3D VISION NVIDIA

Questi occhialini, che funzionano in combinazione con un emitter e un monitor a 120 Hz, furono pensati e prodotti per il gaming, ma in seguito sono stati ampiamenti utilizzati  nell'ambito della fotogrammetria per la visualizzazione 3D stereoscopica, in combinazione a software quali Stereo Analyst for Arcgis, o Stereo Analyst per ERDAS IMAGINE. Utilizzando questi software è possibile digitalizzare oggetti in un ambiente stereo, guardando quindi gli oggetti in un ambiente 3D che viene ricostruito al volo (on the fly) partendo dalla stereocoppia che può essere satellitare, aerea o da drone. 

Se ti interessa capire meglio il funzionamento delle immagini stereo, scrivici all'indirizzo hexagon@planetek.it e ti invieremo una stereocoppia demo acquisita dal satellite WorldView-3, con uan risoluzione spaziale di 30 cm.

LA QUESTIONE DEI DRIVER

Come si legge nelle FAQ sul sito di NVIDIA, il driver R418 (23 settembre 2019) è stato l'ultimo driver a contenere il pacchetto driver 3D Vision, ed è stato supportato ufficialmente fino a fine gennaio 2020. 

NVIDIA ha di seguito disaccoppiato il driver USB di 3D Vision dal driver delle schede grafiche, fornendolo come programma di installazione separato su NVIDIA.

Le nuove versioni dei driver delle schede grafiche NVIDIA quindi, non supportano più il kit NVIDIA 3D VISION, ma continuano a supportare la tecnologia OPEN-GL quad buffered stereo, che è alla base di alcune soluzioni alternative al KIT NVIDIA, che illustriamo di seguito.

Se i tuoi occhialini 3D NVIDIA non funzionano più, contattaci, ti daremo una mano a rendere il tuo sistema nuovamente funzionante (qualora fosse possibile, dipende da molti fattori sia hardware che software) o ti aiuteremo a scegliere l'alternativa migliore in base alle tue esigenze. Contattaci all'indirizzo hexagon@planetek.it

LE POSSIBILI ALTERNATIVE

Già da un paio di anni a questa parte, nelle nuove forniture di postazioni fotogrammetriche, ci siamo orientati su soluzioni alternative e tecnologicamente valide, come il monitor 3d Plural View prodotto dalla azienda tedesca Schneider. Questo monitor sfrutta la tecnologia OPEN-GL quad buffered stereo, per cui il suo funzionamento è certificato con schede grafiche quali l' NVIDIA QUADRO RTX 4000 o analoghe ed è sicuramente garantito per i prossimi anni.

Molto robusto e resistente, questo monitor viene prodotto in diverse dimensioni (24'', 27'' e 28'') e si basa sull'utilizzo di uno specchio riflettente e di occhialini polarizzati (ricorda come approccio quello del suo predecessore, Planar); permette di lavorare in modo continuo mantenendo elevati livelli di comfort per l'operatore (uno dei difetti degli occhialini NVIDIA era che non potevano essere usati per più di alcune ore di seguito).

In alternativa al monitor Plural View della Schneider, per la visualizzazione stereoscopica con ERDAS IMAGINE o Stereo Analyst per Arcgis è possibile utilizzare il monitor Contour prodotto dalla azienda inglese Vision Engineering. La tecnologia di questo monitor è mutuata dai visori che la Vision Engineering produce da decenni per i controlli di qualità nel settore manifatturiero e garantisce una ottima qualità e percezione dell'immagine 3D. Uno degli vantaggi di questo sistema è che non necessita di occhiali per poter funzionare, un possibile svantaggio rispetto al Plural View è la minore libertà di movimento dell'operatore.

Si stanno affacciando sul mercato anche società che producono occhialini attivi "in stile" 3D NVIDIA VISION KIT e che si propongono come alternative. Sebbene questo risolva il problema che gli occhialini NVIDIA non sono più reperibili sul mercato, dal punto di vista tecnico questi occhialini di terze parti sono un'alternativa poco affidabile in quanto basano il loro funzionamento comunque su driver del 3D VISION kit, ormai obsoleto e non più supportato dalla casa madre.

Qualsiasi soluzione che si basa su un driver obsoleto, non può essere certificata o garantita nel tempo.

Se i tuoi occhialini 3D NVIDIA non funzionano più, contattaci, ti daremo una mano a rendere il tuo sistema nuovamente funzionante (qualora fosse possibile, dipende da molti fattori sia hardware che software) o ti aiuteremo a scegliere l'alternativa migliore in base alle tue esigenze. Contattaci all'indirizzo hexagon@planetek.it

Rimozione del sunglint con ERDAS IMAGINE: un algoritmo implementato da Luigi Dattola di ARPACAL

 

Luigi Dattola, geologo di ARPACAL - Agenzia per la Protezione dell'Ambiente della Regione Calabria, ha recentemente messo a punto un algoritmo di ERDAS IMAGINE (Spatial Model) che permette di rimuovere il sunglint (riflesso causato dal sole sulle superfici d’acqua), da immagini acquisite da satellite, da aereo o da drone. Luigi ha deciso di mettere a disposizione della comunità internazionale di utilizzatori di ERDAS IMAGINE il modello, rendendolo gratuitamente scaricabile (vedi link dopo). Lo abbiamo intervistato per conoscere un po' meglio la sua storia e descrivere il funzionamento del modello.

Quando hai iniziato ad occuparti di telerilevamento?

Nel 2013, grazie all’interesse dell’allora mio Dirigente Francesco Falco, inizialmente producendo mappature delle coperture di cemento amianto da immagini iperspettrali MIVIS, per poi spostarmi verso applicazioni mirate al monitoraggio marino. Oggi continuo a lavorare in questi ambiti producendo mappature dei fondali, spesso finalizzate al censimento della Posidonia oceanica, pianta protetta,  che si trova di frequente lungo le coste calabresi e diffusa nei mari italiani. Sul tema mi è capitato di produrre elaborati che hanno riguardato le coste sarde, lucane e pugliesi. Di recente ho iniziato ad affrontare le tematiche di ciò che viene definito “Ocean Color”.

Che contributo possono portare, gli attuali sensori satellitari, al monitoraggio degli ecosistemi marini?

Cirella (Cosenza). Località spesso rilevata da ARPACAL

Ritengo che oggi, grazie ai numerosi sensori (tra i quali Sentinel 2, 3 e Prisma) con risoluzioni spaziali e spettrali alte o altissime, si possa ottenere molto, anche a scala locale, in tema di monitoraggio marino. Lavorare su specchi d’acqua comporta alcune complicazioni in più rispetto alla terra ferma come ben sa chi elabora immagini satellitari (aeree, drone) per produrre mappature dei fondali marini e riconoscere le strutture sommerse. 

Come descriveresti il fenomeno del sunglint?

Il riflesso causato dal sole sulle superfici d’acqua (sunglint) può fortemente compromettere i risultati attesi. Il fenomeno, causato prevalentemente dalle increspature sulla superficie dell’acqua, è maggiormente presente proprio in prossimità della costa e quando le condizioni climatiche sembrerebbero ideali: giornate limpide. Le conseguenze sono la difficoltà di riconoscere visivamente le strutture del fondale e gli ostacoli nella produzione di classificazioni, sia supervisionate che non supervisionate, con accuratezze significative. Sebbene in certi settori dell’immagine possa sembrare che il segnale registrato dal sensore sia esclusivamente composto dal riflesso, nella realtà una porzione del dato registrato sarà certamente dovuto all’energia emergente dopo aver raggiunto il fondale. 

Questa porzione di energia riflessa nelle bande del visibile può essere recuperata desaturando il dato. 

Quale metodo hai utilizzato per la rimozione del suglint?

Il metodo usato per rimuovere il sunglint, è stato sviluppato da Hochberg et. Al. (2003) e modificato da Hedley et al. (2005), e consente di rimuovere il sunglint dalle bande del visibile, che sono poi quelle di nostro interesse, usando una banda del NIR. Tale procedura si basa fondamentalmente su due assunti:

1. Il segnale nella banda del NIR è composto da solo “sunglint” e da un contributo “ambientale”: non vi è, in ogni caso, alcun contributo proveniente dal fondale;
2. Il “sunglint” osservato nelle bande del visibile può considerarsi linearmente correlato con le bande NIR.

Con riferimento al punto 1, sebbene ci si aspetti che il valore della radianza/riflettanza nelle bande del NIR sia pari a 0 in corrispondenza di fondali profondi, nella realtà così non è, soprattutto se le immagini non sono state corrette atmosfericamente, esistono valori residui di radianza dovuti a scattering ad esempio (contributo ambientale). Riguardo il punto 2 si può dire che la correlazione lineare NIR-visibile, anche se non perfetta, può essere ritenuta valida.

La tecnica, quindi, mira a creare una correlazione di tipo lineare tra le bande del NIR e le bande del visibile.

Un esempio di applicazione del modello sviluppato da Luigi Dattola, a sinistra l'immagini originale, a destra l'immagine elaborata. Immagini Satellitari WorldView-2 Maxar

Come hai implementato questo algoritmo?

Il modello utilizzato per produrre immagini senza sunglint è stato implementato nello Spatial Modeler di ERDAS IMAGINE e consente, in pochi passaggi, di ottenere elaborati corretti sia che derivino da immagini satellitari, aeree o riprese da drone. Fondamentale è che nell’immagine siano riconoscibili porzioni per i quali si ha la ragionevole certezza che si tratti di fondali sufficientemente profondi. Nelle aree così individuate si procede al campionamento di piccole porzioni di superficie (creazione AOI) con sunglint di intensità differenti e valori percepiti bassi, medi e alti. Tale parametro assieme all’immagine da correggere andrà inserito nel modello che restituirà l’immagine corretta. Nel caso in esame è stata utilizzata un’immagine WV2 ripresa il 15 giugno 2015.

Per chi avesse interesse ad approfondire l’argomento, suggerisco di visitare questo link, dove si trova la pubblicazione di Hedley (2005) o di testare l'algoritmo da me sviluppato e che ho condiviso  con la comunità internazionale di utenti del software ERDAS IMAGINE.

Come scaricare l'algoritmo per la rimozione del sunglint

A breve il modello sarà reso disponibile in una sezione dedicata del sito di Planetek Italia, nel frattempo chi volesse testarlo può inviare una richiesta all'indirizzo mail hexagon@planetek.it

Bibliografia

HOCHBERG, E.J., ANDRE´FOUE¨T, S. and TYLER, M.R., 2003

Sea surface correction of high spatial resolution Ikonos images to improve bottom mapping in near-shore environments. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41, pp.1724–1729.

J. D. HEDLEY*, A. R. HARBORNE and P. J. MUMBY – 2005

Simple and robust removal of sun glint for mapping shallow-water benthos. International Journal of Remote Sensing Vol. 26, No. 10, 2107–2112