RANGE-BASED VERSUS AUTOMATED MARKERLESS IMAGE-BASED TECHNIQUES FOR ROCK ART DOCUMENTATION

Nowadays there is a huge proliferation of fully automatic image-based solutions producing either three-dimensional (3D) point clouds or 3D models. However, the reliability of the output is not usually reported and clarified. This paper presents a comparison of the 3D modelling results achieved on two rock art shelters at separate archaeological sites using a high-resolution digital camera. The 3D point clouds were produced using automatic image-based photogrammetric and computer vision software running either locally (FOTOGIFLE and VisualSFM) or through a web-based reconstruction service (Autodesk 123D Catch). The first two automatic approaches are compared with a manual bundle block adjustment. Dense image matching was undertaken to densify the point clouds prior to 3D modelling. The derived 3D models are compared with a time-of-flight laser scanning dataset that was used as ground truth. Statistical analysis shows significant metric differences on the digital surface models for the different solutions. Resume On assiste actuellement a une veritable proliferation de systemes imageurs totalement automatiques pour la production de nuages de points 3D ou de modeles 3D. Cependant, la fiabilite des resultats n'est generalement pas indiquee ni expliquee. Cet article presente une comparaison des resultats de modelisation 3D obtenus sur deux abris d'art rupestre en deux sites archeologiques differents en utilisant une camera numerique a haute resolution. Les nuages de points 3D sont obtenus par une technique automatique de photogrammetrie et vision par ordinateur a base d'images, fonctionnant soit en local (FOTOGIFLE et VisualSFM) soit a distance via des services de reconstruction en ligne (Autodesk 123D Catch). Les deux premieres approches automatiques sont comparees a une solution manuelle de compensation par faisceaux. La correlation dense d'images permet de densifier les nuages de points avant la modelisation 3D. Les modeles 3D obtenus sont compares aux donnees d'un laser a balayage par temps de vol utilisees comme reference. Une analyse statistique revele des differences importantes entre les modeles numeriques de surface issus des differentes solutions. Zusammenfassung Aktuell stehen vollautomatische bildbasierte Methoden zur Erzeugung von Punktwolken und 3D Modellen im Blickpunkt. Allerdings gibt es selten Informationen zu ihrer Zuverlassigkeit. Dieser Beitrag vergleicht drei solche Verfahren am Beispiel von hochauflosenden digitalen Aufnahmen zweier archaologischer Ausgrabungsstatten mit Felszeichnungen. Es wurden die lokal angewandten Verfahren FOTOGIFLE und VisualSFM eingesetzt und der webbasierte Service von Autodesk 123D Catch. Die ersten beiden Methoden wurden mit einer manuell durchgefuhrten Bundelausgleichung verglichen. Als Vorbereitung zur 3D Modellierung wurden die Punktwolken durch Bildzuordnungsverfahren verdichtet. Die abgeleiteten 3D Modelle wurden mit einem Referenzdatensatz aus Terrestrischem Laserscanning verglichen. Die statistische Analyse zeigt signifikante metrische Differenzen zwischen den Oberflachenmodellen der verschiedenen Methoden. Resumen Actualmente existe una enorme proliferacion de soluciones automaticas a partir de imagenes para obtener nubes de puntos o modelos 3D. Sin embargo, no es frecuente obtener informacion sobre la fiabilidad de los resultados. Este articulo presenta una comparacion de los resultados obtenidos en la modelizacion 3D de dos abrigos de arte rupestre en dos sitios arqueologicos, uno en cada sitio. Se utiliza una camara digital. Se obtienen nubes de puntos 3D siguiendo diferentes estrategias automaticas fotogrametricas y de vision por computador basadas en imagen que funcionan en local (FOTOGIFLE y VisualSFM) o de manera remota mediante servicios de reconstruccion web (Autodesk 123D Catch). Las dos primeras estrategias automaticas se comparan con las soluciones manuales de ajuste de haces. Correspondencia densa de imagen se lleva a cabo para densificar las nubes de puntos previo a la modelizacion. Los modelos 3D se comparan con datos provenientes de escaner laser de tiempo de vuelo que se utilizan como datos verdaderos. El analisis estadistico muestra las diferencias metricas significativas en los modelos digitales de superficie de las diferentes soluciones.