ppt

Download Report

Transcript ppt

JH_13.03

3.6 Stereofotogrammetrie

Stereofotogrammetrická metoda



zavedena počátkem 20 stol. (Pulfrich) Základ vyhodnocení stereoskopický vjem



umělý stereoskopický vjem Stereofotogrammetrie



nejpřesnější FM metoda



vyhodnocení i nesignalizované body Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: historické analogové přístroje pro stereo FM – leteckou a pozemní

obr.: identifikovatelnost bodů pro vyhodnocení

3.6.1 Stereoskopie

JH_13.03

Pozorování předmětů v prostoru monokulární binokulární

 

jedním okem oběma očima (stereo) Určování relativní vzdálenosti předmětů monokulárně = přibližně



zkušenost, odhad ...

Pozorování bodu konvergence očních os akomodace očních čoček Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Přirozené stereoskopické vnímání JH_13.03

oční osy oční základna středy promítání b 0



…. konvergenční úhel



.… úhlová paralaxa



min …. prostorová rozlišovací schopnost úhlová



pozorování bodů monokulární = 2 c binokulární = 80 cc Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Přirozené stereoskopické vnímání JH_13.03

K čemu dochází ??

- obrazy vytvořené v levém a pravém oku



rozdílné!

spojení obrazů v mozku v jeden vjem



přirozený prostorový vjem (PPV) oční osy a oční základna leží v jedné rovině

Definice



základem přirozeného prostorového vnímání je rozdílnost vytvářených obrazů



PPV je fyziologická vlastnost lidských očí Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Umělý stereoskopický vjem Pozorování reality - náhrada ??



pozorování snímků Snímky různé obrazy téhož objektu pořízeny z fotogrammetr. základny b Pozorování



vzniká umělý stereoskopický vjem JH_13.03

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: stereodvojice pro zábavu a ponaučení – historické příklady .. 1851 a 1901

obr.: stereodvojice – pozemní (neměřické sn.) a letecká (měřické sn.)

Umělý stereoskopický vjem JH_13.03

Podmínky vzniku USV ??

současně + odděleně pozoruji oba snímky pak: 1.

horizontální paralaxy jsou nenulové p = x ´ - x´´ ≠ 0 2. vertikální paralaxy jsou nulové q = y ´ - y´´ (= z´- z´´) = 0

pozn.: paralaxa = rozdíl snímkových souřadnic

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: stereodvojice – paralaxy snímkových souřadnic (letecká FTG)

Umělý stereoskopický vjem

JAK ?? USV

pozorování



prostýma očima .. nevyužívá se ve FM



speciální pomůcky



soustavy stereoskopy, optické přístrojů, anaglyfy, speciální brýle … JH_13.03

zrcadlový stereoskop – zvětšuje pozorovací základnu Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: pozorovací pomůcky - stereoskopy, brýle - krystalové+anaglyfy, optické systémy přístrojů

Vlivy na umělý stereoskopický vjem JH_13.03

Porovnání USV v. PPV

nezkreslený vjem ??



NE USV je zkreslen vlivem: 1. délky FM základny



specifická plastika n = b / b o 2. tvaru paprskových svazků pozorov. systému „z“



optické zvetšení totální plastika n . z totální plastika



celkové zvýšení prostorové rozlišovací schopnosti (vlivem 1+2) 3. orientace paprskových svazků



pseudovjem ...

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: stereodvojice orientace paprskových svazků - normální a inverzní postavení snímků

3.6.2 Stereoskopická metoda LF

JH_13.03

Základní a nejvíce používaná metoda LF Data vstupní 2 snímky



stereopár, stereodvojice .. řada snímků, blok řad snímků PVniO .. možno určit v průběhu zpracování PVO .. možno určit v průběhu zpracování vlícovací a kontrolní body .. geod. souřadnice Data výstupní výsledek vyhodnocení stereomodelu



2D = vektorová data ..

3D ; body, linie .. vrstvy … 2,5D; Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: ,,mini,,blok 3 řad snímků - celkem 12 snímků, podélný překryt snímků+příčný překryt řad

obr.: rozmístění vlícovacích bodů v rámci bloku – při klasickém postupu a při aerotriangulaci

Stereoskopická metoda LF

JH_13.03

Zpracování dat technologická řešení

matematické základy položeny na poč. 20. století



vysoká výpočetní náročnost



proto vývoj: 1. analogové vyhodnocení (1900 - 1980)



analogové vyhodnocovací přístroje 2. analytické vyhodnocení (1970 – 2000)



analytické vyhodnocovací přístroje 3. digitální metody (1985 ….)



digitální fotogrammetrické stanice Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: analogový + analytický přístroj + digitální FTG stanice

Stereoskopická metoda LF

JH_13.03

Technologický postup - hlavní kroky

0. příprava projektu projekt snímkového letu ...

1. práce v terénu pořízení snímků, zaměření VB 2. přípravné práce geod. výpočty, digitalizace, úpravy obraz. dat …..

3. fotogrammetrické zpracování a.

snímkové orientace



určení / nastavení PVniO + PVO b.

podrobné vyhodnocení

.. viz dále

dopracování, kontrola, výstupy, export, archivace Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: různé činnosti ve fázích 0-2 technologického postupu

Stereoskopická metoda LF

JH_13.03

Charakteristika metody ??

+ vysoká přesnost výstupů univerzálnost variabilita použití výstupů



3D - 2D větší pracnost speciální SW + HW (.. stereovidění) vyšší nároky na znalosti operátora

Aplikace metody ??

kdekoli kde jsou potřebné vysoká přesnost a prostorová data …. IS ; podklady pro projekty ; dokumentace souč. stavu; digitální modely ….

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: výstup – body DMT získané automaticky (korelací), poloautomaticky a manuálně

obr.: výstup – digitální model historického jádra města Louny .. získaný vyhod. historických snímků

3.6.3 Normální případ stereofotogrammetrie

Pořízení snímků z fotogrammetrické základny Orientace os záběru k FM základně ,,b“ 1. normální případ



kolmé na základnu 2. stočený případ



stejnoměrně stočeny 3. obecný případ



obecně stočeny Pozemní v. letecká stereofotogrammetrie JH_13.03

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: normální případ v pozemní FTG

obr.: historie pozemní FM pořízení a zpracování dat v

Normální případ stereofotogrammetrie

Normální případ - vztahy x y (z)



modelový s.s.

sn1, 2



snímkové roviny x ´ x´´ p



snímkové souřadnice + horiz. paralaxa JH_13.03

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Normální případ stereofotogrammetrie

Přesnost ??

diferencování vztahů



střední chyby souřadnic JH_13.03

y / b f, m p volitelné parametry .. obrácený základnový poměr - hodnoty dány technologií Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Normální případ stereofotogrammetrie

JH_13.03

Normální případ v LF jednoduché metody



např. určování relativ ních výškových rozdílů spíše dříve Obecný případ viz přímý vztah sním kových a geodetických souřadnic dnes převládá Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

3.6.4 Technologie snímkové orientace

JH_13.03

Příprava stereodvojice pro vyhodnocení 1. obnovení prvků vnitřní orientace komory



krok Vnitřní orientace (VO) 2. určení prvků vnější orientace snímků



krok Vnější orientace



různé možnosti: a.

komplexní řešení - svazkové vyrovnání .. 1 krok b. etapové I.

II.

krok krok řešení - blokové vyrovnání .. více kroků relativní orientace (RO) absolutní orientace (AO) c.

přímé určení

(za letu)

.. IMU/GPS Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Snímkové orientace -

vnitřní

orientace

JH_13.03

obecné (např. pixelové) snímkové souřadnice rovinná transformace - afinní Jak se provádí ??

snímání identických bodů + výpočet transform. klíče identické body = rámové značky (zjistím z kalibrace) vnitřní orientace digitální metody Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: prvky vnitřní orientace



snímkové souřadnice rámových značek .. kalibrační protokoly

obr.: vnitřní orientace – pozemní neměřický a letecký měřický snímek (8 rámových značek A-G)

obr.: vnitřní orientace – ukázka protokolu (digitální stanice VSD)

Technologie snímkové orientace

JH_13.03

Příprava stereodvojice pro vyhodnocení 1. obnovení prvků vnitřní orientace komory



krok Vnitřní orientace 2. určení prvků vnější orientace snímků



krok Vnější orientace



různé možnosti: a.

komplexní řešení –

vše v jednom kroku

b. etapové I.

II.

krok krok řešení – relativní

rozdělení do více kroků

orientace (RO) absolutní orientace (AO) c.

přímé určení

(za letu)

.. IMU/GPS

.. JAK DĚLÁM

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

JH_13.03

V nější orientace - analytická řešení a. Komplexní řešení

- jeden krok (např. Schmid) viz přímý vztah snímkových a geod. souřadnic, svazkové vyrovnání



základní jednotkou snímek - linearizace vztahů ( Taylorův rozvoj) iterační řešení přibližné hodnoty vyrovnání MNČ Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: blok snímků + svazky paprsků k měřeným bodům (vlícovací + spojovací)

V nější orientace - analytická řešení b. Etapové řešení

- I. RO, II. AO (např. Shut) blokové vyrovnání



základní jednotkou stereopár JH_13.03

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

V nější orientace - etapové ř. -

relativní JH_13.03

snímkové modelové souřadnice matematické řešení



podmínka nulových vertikálních paralax

(q)

řešeno je 5 neznámých ..

z 12 (= 2 sn. x 6 PVO)

Vzájemná orientace snímků vůči sobě (natočení + příp. posun) Vzniká



obecný s tereoskopický model podmínka nulových ,,q,, Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

V nější orientace - etapové ř. -

relativní Jak se provádí ??

analytická řešení .. dříve převládala ř. empirická spojovací body

(SB)

různé uspořádání



např. Gruberovo schéma

(6 bodů)

JH_13.03

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: relativní orientace – Gruberovo schéma spojovacích bodů na pozemní a letecké stereodvojici

obr.: relativní orientace – ukázka protokolu (digitální stanice VSD)

V nější orientace - etapové ř. -

absolutní JH_13.03

modelové geodetické souřadnice matematické řešení



modelu prostorová transformace .. posun + pootočení + měřítko řešeno je zbylých 7 neznámých ..

z 12, viz dříve

Výpočet



aplikace vyrovnání MNČ (po linearizaci vztahů pro prostorovou podobnostní nebo afinní transformaci) Jak se provádí ??

stereosnímání identických bodů vlícovací body výpočet transformačního klíče (aplikace vyrovnání) + Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

V nější orientace - vlícovací body

JH_13.03

•

volba vlícovacích bodů (VB) uměle signalizované



velká měřítka tj. do 1: 5 000 přirozeně signalizované



malá a střední měřítka Ohled na - kontrast, zákryt, konfiguraci …

•

určení souřadnic VB geodetické metody



především GPS jiné metody - aerotriangulace, kartometrické metody Přesnost určení požadavek



VB určeny 2x přesněji, než je požadovaná výsledná přesnost.

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: různé možnosti volby typu vlícovacích bodů podle měřítka výstupu – přirozená/umělá signalizace

•

počet VB min. 3 .. vždy více = kontrola

•

rozmístění VB rohy + střed překrytu snímků obr.: absolutní orientace – rozmístění vlícovacích bodů v překrytu stereodvojice v LF a PF

obr.: absolutní orientace – ukázka protokolu (digitální stanice VSD)

JH_13.03

V nější orientace - další postupy c . Přímé určení PVO při snímkovém letu

různé metody



např. GPS, IMU/GPS dnes již běžně používané …

viz dříve

VB nejsou nutné kontrolní body!!

převod hodnot do geod. systému WGS



S-JTSK Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: určování prvků vnější orientace za letu – inerciální měřící jednotka (IMU)

3.6.5 Stereo vyhodnocení

JH_13.03

Stereo-editace

- 3D vektor



linie, body; vrstvy, značky; formáty, import, export, CAD



požadavky zákazníka - DMT

a) b)

pro účely digitálního ortofota samostatný výstup (např. 3D modely měst ) různé technologie automatická, polo automatická, ruční editace (+ kontrola!) ( snímkové orientace



práce ve stereomódu ) Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: 2D výstup získaný na podkladě 3D vyhodnocení na analytickém FTG přístroji .. letecká FTG

obr.: 2D výstup získaný na podkladě 3D vyhodnocení na D igitální F TG S tanici .. pozemní FTG

obr.: body DMT získané automaticky (korelací), poloautomaticky a manuálně .. podklad pro ortofoto

obr.: další fáze zpracování – rastrový DMT + digitální ortofoto .. letecká FTG

obr.: body DM získané automaticky, poloautomaticky a manuálně .. podklad pro ortofoto .. pozemní

obr.: výstup – digitální model historického jádra města Louny .. získaný vyhod. historických snímků

Automatické vyhodnocovací postupy Obrazová korelace



nalezení polohy bodu na dvou a více snímcích .. odpovídající si body = sdružené body Korelační analýza



vyhledávací algoritmus



obraz



v. vzor



vyhledávací okolí (velikost okolí



pravděpodobnost nalezení



výpočetní nároky) JH_13.03

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Automatické vyhodnocovací postupy Princip bod



hledání maxima korelační funkce (a jeho okolí) okolí v 2 snímku pro v 1 snímku, ku vyhledávacímu JH_13.03

hodnota



korelační funkce = korelační koeficient nabývá hodnot z int. -1 až 1 ( = 1 .. úplná shoda) Metoda selhává zákryty, homogenní plochy Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: princip obrazové korelace

obr.: výstup obrazové korelace .. mračno bodů + souřadnice a RGB

obr.: optické korelační systémy – SW PhotoModeler Scanner

závěr

Shrnutí