Photo-Realistic 3D Reconstruction of Castles with Multiple-Sources Image-Based Techniques

Abstract

Digitally reconstructing a large and complex heritage site, particularly medieval castles, for documentation, research, and virtual reality simulation is a challenging task. Castles by design contain many lines of defense such as inner and outer rings of walls and are often located on high grounds, surrounded by water or forests. They also have protective entrances, towers, courtyards, and a mixture of large complex buildings. Although laser scanners have many advantages, they may be impractical for reconstructing an entire castle. They are not portable or fast enough and can generate a huge amount of data that is difficult to register and visualize in real time. Therefore, we set out to fully explore the potential of only image-based techniques for modeling castles. We captured aerial and ground-based images and used existing floor plans and limited surveying, which compelled us to develop a technique to assemble and integrate models made from different data sets. We will discuss the issues and problems associated with modeling castles, give details of our approach, and present and evaluate the results of modeling the Stenico castle in Trentino, Italy, as a test-bed.La reconstruction num\ue9rique d'un grand site patrimonial complexe, et particuli\ue8rement des ch\ue2teaux m\ue9di\ue9vaux, \ue0 des fins de documentation, de recherche et de simulation en r\ue9alit\ue9 virtuelle, constitue un v\ue9ritable d\ue9fi. De par leur conception m\ueame, les ch\ue2teaux comportent plusieurs lignes de d\ue9fense comme des murs p\ue9riph\ue9riques int\ue9rieurs et ext\ue9rieurs, et ils sont souvent situ\ue9s en terrain \ue9lev\ue9, entour\ue9s d'eau ou de for\ueats. Ils comportent \ue9galement des entr\ue9es de protection, des tours, des cours et un m\ue9lange de grands b\ue2timents complexes. Bien que les scanners laser pr\ue9sentent de nombreux avantages, ils peuvent s'av\ue9rer peu pratiques pour la reconstruction d'un ch\ue2teau au complet. Ils ne sont pas portables ou suffisamment rapides, et peuvent g\ue9n\ue9rer un vaste volume de donn\ue9es qu'il est difficile d'enregistrer et de visualiser en temps r\ue9el. C'est pourquoi nous nous sommes propos\ue9s d'explorer int\ue9gralement le potentiel des techniques \ue0 base d'images seulement pour la mod\ue9lisation des ch\ue2teaux. Nous avons captur\ue9 des images a\ue9riennes et terrestres, nous nous sommes servis des plans d'\ue9tages existants et avons effectu\ue9 un arpentage restreint, ce qui nous a incit\ue9s \ue0 mettre au point une technique permettant d'assembler et d'int\ue9grer des mod\ue8les r\ue9alis\ue9s \ue0 partir d'ensembles de donn\ue9es diff\ue9rents. Nous examinerons les probl\ue8mes associ\ue9s \ue0 la mod\ue9lisation des ch\ue2teaux, fournirons des d\ue9tails sur notre approche, et pr\ue9senterons et \ue9valuerons les r\ue9sultats de la mod\ue9lisation du ch\ue2teau de Stenico \ue0 Trentino, en Italie, \ue0 titre de banc d'essai.NRC publication: Ye