temat 7 - Magda Pluta

Aerotriangulacja
1. Aerotriangulacja z niezależnych wiązek
2. Aerotriangulacja z niezależnych modeli
Definicja:
Kameralne zagęszczenie osnowy
fotogrametrycznej
+
wyznaczenie elementów orientacji
zewnętrznej każdego zdjęcia.
Cel:
dostarczenie współrzędnych fotopunktów
potrzebnych do orientacji bezwzględnej
każdego modelu lub orientacji zewnętrznej
zdjęć dla potrzeb tworzenia ortofotomapy.
Autografy analogowe
Autografy analityczne
lub stereokomparatory Stacje cyfrowe
www.fotogrametria.agh.edu.pl
Aerotriangulacja cyfrowa wykorzystuje korelację obrazów
(automatyczne odnajdywanie na zdjęciu fragmentów, które mają
największy stopień podobieństwa do przyjętego wzorca).
Własności
1. Przy znanych elementach orientacji wewnętrznej
kamery,
współrzędne punktu głównego, stała kamery,
pomierzone na zdjęciu punkty umożliwiają
odtworzenie wiązki promieni
2. Wszystkie promienie przecinają się w środku
rzutów kamery
Aerotriangulacja metodą niezależnych wiązek
Dwa zasadnicze etapy:
pomiarowy
wykonuje się orientację wewnętrzną dla każdego zdjęcia,
mierzy się współrzędne tłowe fotopunktów i punktów wiążących
obliczeniowy
Obliczenie elementów orientacji zewnętrznej każdego zdjęcia
(znalezienie takiego położenia przestrzennego zdjęć) aby:
•
promienie pochodzące od tych samych punktów terenowych
przecinały się
•
promienie pochodzące od tych samych fotopunktów
przecinały się i przechodziły przez ten punkt w terenie
Powyższe warunki zapisane dla wszystkich obserwowanych
punktów tworzą układ równań rozwiązywany metodą
najmniejszych kwadratów
Równanie, które ujmuje niewiadome i
wielkości obserwowane to:
Równanie kolinearności
Środek rzutów O, punkt
terenu P i odpowiadający
mu punkt na zdjęciu P’
leżą na jednej prostej promieniu rzutującym.
Wektory OP’ ( r – w
przestrzeni obrazowej ) i
OP ( R – w przestrzeni
przedmiotowej) są
współliniowe, a więc
kolinearne .
www.fotogrametria.agh.edu.pl
www.fotogrametria.agh.edu.pl
Aerotriangulacji wymaga znajomości pewnej liczby
punktów o znanych współrzędnych geodezyjnych. Są to
tzw. Fotopunkty
Fotopunkty:
•
•
•
•
stabilizowane przed pomiarem
naturalne szczegóły sytuacyjne
mogą posiadać współrzędne X,Y,Z lub X,Y lub samo Z
zlokalizowane na granicy bloku w pasach pokrycia
poprzecznego szeregów, co 4-6 baz
– Punkty kontrolne –
50% fotopunktów
www.fotogrametria.agh.edu.pl
Aerotriangulacja metodą niezależnych modeli
Dwa zasadnicze etapy
pomiarowy
Utworzenie niezależnych modeli z sąsiednich zdjęć w szeregu
Wykonanie orientacji wzajemnej każdego modelu
Określenie współrzędnych przestrzennych, w układzie lokalnym każdego
modelu:
–
fotopunktów,
– punktów wiążących (po 4 na model),
– środków rzutów
obliczeniowy
Obliczenie paramentów transformacji przestrzennej (przesunięcie, skala,
obrót przestrzenny – ?? niewiadomych na model) tak aby:
–
–
–
przetransformowane wsp. fotopunktów były „równe” wsp.
geodezyjnym
przetransformowane wsp. pkt. wiążących dla sąsiednich modeli były
wzajemnie równe
wsp. wspólnych środków rzutów po transformacji powinny się sobie
równać
Równanie komplanarności (czyli
współpłaszczyznowości
wektorów: bazy B, R1
i R2). Jak wiadomo, warunkiem
współpłaszczyznowości
wektorów jest zerowa
wartość ich iloczynu mieszanego,
czyli:
www.fotogrametria.agh.edu.pl
www.fotogrametria.agh.edu.pl
Etapy:
1.Projekt aerotriangulacji - założenia
2.Pomiar punktów na zdjęciach
3.Obliczenie współrzędnych tłowych
pomierzonych punktów
4.Obliczenie elementów orientacji wzajemnej
5.Wyrównanie aerotriangulacji
1. Projekt aerotriangulacji – założenia
•
•
wybór lokalizacji punktów:
fotopunktów, punktów wiążących, punkty kontrolne
Punkty wiążące zdjęcia w szeregu muszą być
zlokalizowane w pasie potrójnego pokrycia zdjęć (
minimum trzy), a punkty wiążące zdjęcia pomiędzy
szeregami w pasie pokrycia szeregów.
•
Punkt wiążący musi być możliwy do pomiaru na
każdym zdjęciu, na którym się znajduje
•
W przypadku idealnie wykonanych zdjęć w bloku
punkt wiążący, pełniący równocześnie rolę punktu
wiążącego zdjęcia w szeregu i pomiędzy szeregami,
może występować na sześciu zdjęciach
2. Pomiar punktów na zdjęciach
• Znaczki tłowe, fotopunkty, punkty kontrolne,
punkty wiążące,
• Na cyfrowej stacji fotogrametrycznej
wykorzystywana jest automatyczna korelacja
obrazów
Metody
1. Automatyczna - punkty wiążące są automatycznie wybierane, transferowane i
mierzone na wszystkich zdjęciach
2. Półautomatyczna - punkt wiążący wybrany przez operatora (w pasie pokrycia
podłużnego, lub poprzecznego zdjęcia) jest transferowany metodą korelacji na
wszystkie zdjęcia (gdzie się znajduje). W przypadku nie osiągnięcia
założonych dokładności operator wybiera inny punkt
3. Obliczenie współrzędnych tłowych
pomierzonych punktów
•
•
•
Przejście z układu przyrządu lub układu obrazu
cyfrowego do układu tłowego
Transformacja do układu tłowego wykonywana jest w
oparciu o znane współrzędne znaczków tłowych
Miarą poprawności przeprowadzenia tego etapu są
zgodności na znaczkach tłowych współrzędnych
transformowanych i danych z kalibracji
4. Wyrównanie aerotriangulacji
•
•
•
•
•
elementy orientacji zewnętrznej wszystkich zdjęć
współrzędne terenowe (geodezyjne) punktów
wyznaczanych,
odchyłki pomiędzy współrzędnymi obliczonymi z
aerotriangulacji a danymi dla fotopunktów,
odchyłki na punktach kontrolnych
parametry statystyczne charakteryzujące jakość
aerotriangulacji:
–
–
–
dokładność wewnętrzną aerotriangulacji,
średnie odchyłki na fotopunktach i punktach kontrolnych,
odchyłki maksymalne
Metody cyfrowe aerotriangulacji
•
•
•
•
Automatyzacja aerotriangulacji
Wykorzystanie autokorelacji
Wysoka dokładność aerotriangulacji na stacjach cyfrowych
Wykorzystanie DGPS (współrzędne); INS (kątowe wartości
elementów orientacji zewnętrznej)
Przykładowe rozmieszczone
punktów wiążących
Sygnalizacja fotopunktów
www.geopil.pl
Korelacja obrazów
• Automatyczne wyszukiwanie i pomiar punktów
homologicznych na dwóch obrazach
• Odnajdywanie na podstawie analizy rozmieszczenia
pikseli o porównywalnych wartościach
• Etapy korelacji:
– Wybór elementów dopasowania – znaczek tłowy,
fotopunkt
– Znalezienie ich odpowiedników na drugim (i
kolejnych) obrazie
– Obliczenie położenia przestrzennego
dopasowywanych elementów
– Oszacowanie dokładności dopasowania
Image to image; image to model
Zastosowanie korelacji
•
•
•
•
Orientacja wewnętrzna
Orientacja wzajemna
Orientacja bezwzględna
Aerotriangulacja
Ze względu na znaczne objętości plików obrazowych, szukanie
odpowiedników na drugim obrazie, mogłoby pochłaniać dużą
ilość czasu. W związku z tym należy ograniczyć obszar poszukiwań
na drugim obrazie.
Zadanie to może być realizowane np. poprzez wykorzystanie
piramidy obrazów
Piramida obrazów
zapis co drugiego piksela, lub zmniejszanie rozdzielczości
obrazu wykorzystując interpolację
Część praktyczna
1.Definicja kamery
• Baza 40
• Nie wprowadzamy dystorsji
1.Definicja fotopunktów
•
•
•
•
•
1, 212, 301
30056100 (lewy górny narożnik bloku) definiujemy w ground
jako punkt 356
30054100 (prawy górny narożnik bloku) definiujemy w ground
jako punkt 354
20049200 (lewy dolny narożnik bloku) definiujemy w ground
jako punkt 249
20051200 (prawy dolny narożnik bloku) definiujemy w ground
jako punkt 251
Bibliografia
O. Dorozhynskyy, T. Wrona „Podstawy fotogrametrii”
M. Piasecki „Fotogrametria”
www.fotogrametria.agh.edu.pl