3.5.3 Přesnost digitálního ortofota

Prezentace na téma: "3.5.3 Přesnost digitálního ortofota"— Transkript prezentace:

1 3.5.3 Přesnost digitálního ortofota
Kde mohu ovlivnit přesnost ?? 1. požadavky zákazníka (realizmus!!) 2. příprava projektu + práce v terénu a. snímkový let - velikost území  měřítko snímku, počet snímků … b. vlícovací body - počet, přesnost určení … c. DMT, PVO - odkud? jak?  přesnost; metoda 3. zpracování projektu a. digitalizace snímků  rozlišení b. DMT  podrobnost, kontrola c. zpracování  preciznost + úpravy výsledku 1 Fotogrammetrie a DPZ

2 Přesnost Co nejvíce ovlivňuje, jak ??
   DMT - nevhodný  polohové deformace ortofota  viz jednosnímková FM   PVO - málo přesné  polohové deformace ortofota  nejvíce u krajů snímků!  snímek - malé měřítko, špatné rozlišení, špatná obrazová kvalita  menší přesnost výstupu  horší kvalita (ostrost, čitelnost …) Pozn.: při mapování do ML - často 1 ML = 1 snímek, pak ideálně střed ML = střed snímku  kvalita    2 Fotogrammetrie a DPZ

3 3.5.4 Systémy, využití Digitální fotogrammetrické stanice (DPW)
PhoTopoL Atlas TopoL + Atlas (CZ) ImageStation (SSK) Z/I Imaging (USA) Digitální ortofoto + a - + přesnost; univerzálnost použití - požadavky na vstupní data; složitá technologie Využití - IS - obrazová informace  period. aktualizace - podklad pro projekty  např. liniové stavby - správa  např. MZE (programy EU - bonita) .. 3 Fotogrammetrie a DPZ

4 3.5.5 Dodavatelé digitálního ortofota
Kde ortofoto koupím, dostanu ?? - zpracovatelé  velké fotogrammetrické firmy Geodis (Brno), Gefos (Praha), Georeal (Plzeň) …  další organizace - správy NP, Lesprojekt … - uživatelé - státní správa a organizace ČÚZK - celá republika - ortofoto 1: MZE - celá rep. - sledování bonity pozemků Krajské + městské úřady - GIS - další zdroje - ostatní organizace, podniky …... 4 Fotogrammetrie a DPZ

5 Dodavatelé digitálního ortofota
Státní organizace - příklad Český úřad zeměměřický a katastrální (ČÚZK) čb ortofoto 1 : rozlišení 0,5 m; celá ČR bar. ortofoto 1 : rozlišení 0,5 m; část ČR 5 Fotogrammetrie a DPZ

6 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 6 Fotogrammetrie a DPZ

7 3.6.1 Stereoskopie Pozorování předmětů v prostoru
- monokulární  jedním okem - binokulární  oběma očima (stereo) Určování relativní vzdálenosti předmětů - monokulárně = přibližně  zkušenost, odhad ... Pozorování bodu - konvergence oč. os - akomodace oč. čoček 7 Fotogrammetrie a DPZ

8 Přirozené stereoskopické vnímání
oční osy oční základna - b0 středy promítání  …. konvergenční úhel  .… úhlová paralaxa min …. prostorová rozlišovací schopnost úhlová  pozorování bodů - monokulární = 2c - binokulární = 80cc 8 Fotogrammetrie a DPZ

9 Přirozené stereoskopické vnímání
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 9 Fotogrammetrie a DPZ

10 Umělý stereoskopický vjem
Pozorování reality - náhrada ??  pozorování snímků Snímky - různé obrazy téhož objektu - pořízeny z FM základny b Pozorování  vzniká umělý stereoskopický vjem 10 Fotogrammetrie a DPZ

11 Umělý stereoskopický vjem
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 11 Fotogrammetrie a DPZ

12 Umělý stereoskopický vjem
JAK ?? USV pozorování - prostýma očima - speciální pomůcky  stereoskopy, optické soustavy přístrojů, anaglyfy, spec. brýle … zrcadlový stereoskop viz - VSD 12 Fotogrammetrie a DPZ

13 Vlivy na umělý stereoskopický vjem
Porovnání USV v. PPV nezkreslený vjem ??  NE USV je zkreslen vlivem 1. délky FM základny  specifická plastika n = b / bo 2. tvaru paprskových svazků - optické zvetšení pozorov. systému „z“  totální plastika n . z totální plastika  celkové zvýšení prostorové rozlišovací schopnosti (1+2) 3. orientace paprskových svazků  nulový efekt ... 13 Fotogrammetrie a DPZ

14 3.6.2 Stereoskopická metoda LF
Základní a nejvíce používaná metoda LF Data vstupní - 2 snímky  stereopár (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  3D; 2,5D; 2D = vektorová data (body, linie, vrstvy …) 14 Fotogrammetrie a DPZ

15 Stereoskopická metoda LF
Zpracování dat - technologická řešení matematické základy položeny na poč. 20. století  vysoká výpočetní náročnost  proto vývoj: 1. analogové vyhodnocení ( )  analogové vyhodnocovací přístroje 2. analytické vyhodnocení ( ?)  analytické vyhodnocovací přístroje 3. digitální metody ( ….)  digitální fotogrammetrické stanice 15 Fotogrammetrie a DPZ

16 Stereoskopická metoda LF
Technologický postup - hlavní kroky 0. příprava projektu - projekt snímkového letu ... 1. práce v terénu - pořízení snímků, zaměření VB 2. přípravné práce - geod. výpočty, fotolab. práce, digitalizace ….. 3. fotogrammetrické zpracování a. obnovení či určení PVniO a PVO b. podrobné vyhodnocení (c. kontrola, výstupy, export) 16 Fotogrammetrie a DPZ

17 Stereoskopická metoda LF
Charakteristika metody ?? + vysoká přesnost výstupů univerzálnost použití variabilita výstupů  3D - 2D - větší pracnost speciální SW + HW nároky na operátora Aplikace metody ?? kdekoli - kde jsou potřebné vysoká přesnost a prostorová data …. IS; podklady pro projekty; dokumentace souč. stavu; digitální modely …. 17 Fotogrammetrie a DPZ

18 3.6.3 Normální případ stereofotogrammetrie
Pořízení snímků z fotogrammetrické základny Orientace os záběru k základně ,,b“ 1. normální případ  kolmé na základnu 2. stočený případ  stejnoměrně stočeny 3. obecný případ  obecně stočeny Pozemní v. letecká stereofotogrammetrie 18 Fotogrammetrie a DPZ

19 Normální případ stereofotogrammetrie
Normální případ - vztahy x y (z)  modelový s.s. ´, ´´  snímkové rov. x´ x´´ p  snímkové souř. + paralaxa 19 Fotogrammetrie a DPZ

20 Normální případ stereofotogrammetrie
Přesnost ?? diferencování vztahů  střední chyby souřadnic y / b - volitelné parametry (obrácený základnový poměr) f, mp - dáno technologií 20 Fotogrammetrie a DPZ

21 Normální případ stereofotogrammetrie
Normální případ v LF jednoduché metody  např. určování relativních výškových rozdílů dnes - málo Obecný případ viz přímý vztah snímk. a geodetických souřadnic dnes - převládá 21 Fotogrammetrie a DPZ

22 3.6.4 Snímkové orientace Příprava stereodvojice pro vyhodnocení
1. obnovení PVniO komory 2. určení PVO každého snímku ad 1) vnitřní orientace (VO) ad 2) vnější orientace  různé přístupy - komplexní řešení - svazkové vyrovnání (1 krok) - etapové řešení - blokové vyrovnání (více kroků) I. relativní orientace (RO) II. absolutní orientace (AO) - přímé určení (IMU/GPS) 22 Fotogrammetrie a DPZ

23 Snímkové orientace ad 2) používané technologické postupy
- empirické řešení  etapové ř. analogové vyhodnocovací přístroje (dříve) - početní řešení  etapové ř analogové nebo analytické vyh. přístroje + PC - analytické řešení  komplexní či etapové ř. analytické vyh. přístroje + PC, nebo DPW Řešeno 12 neznámých PVO (2 snímky x 6 PVO) Konkrétní použitý postup  závisí vždy na dostupném vybavení !!! 23 Fotogrammetrie a DPZ

24 Vnitřní orientace Jak se provádí ??
obecné (např. pixelové) snímkové souřadnice rovinná transformace - afinní Jak se provádí ?? snímání identických bodů + výpočet transfor. klíče identické body = rámové značky (kalibrace) vnitřní orientace - digitální metody 24 Fotogrammetrie a DPZ

25 snímkové modelové souřadnice
Relativní orientace snímkové modelové souřadnice matematická řešení  podmínka komplanarity, nebo podmínka nulových vertikálních paralax řešeno je 5 neznámých (z 12, viz dříve) podmínka komplanarity Vzájemná orientace - snímků vůči sobě (natočení + příp. posun) Vzniká  obecný stereoskopický model 25 Fotogrammetrie a DPZ

26 Relativní orientace Jak se provádí ??
analytická řešení (dříve empirická ř.) spojovací body - různé uspořádání  např. Gruberovo schéma 26 Fotogrammetrie a DPZ

27 modelové geodetické souřadnice
Absolutní orientace modelové geodetické souřadnice matematické řešení  prostorová transformace modelu - posun, pootočení, měřítko řešeno je zbylých 7 neznámých (z 12, viz dříve) Výpočet  aplikace vyrovnání MNČ (po linearizaci vztahů pro prostorovou podobnostní nebo afinní transf.) Jak se provádí ?? binokulární snímání identických bodů (tj. VB) + výpočet transformačního klíče (vyrovnání) 27 Fotogrammetrie a DPZ

28 Vlícovací body - stereofotogrammetrie
Absolutní orientace Vlícovací body - stereofotogrammetrie - počet - volba - zaměření - přesnost ….. 28 Fotogrammetrie a DPZ

29 Analytické metody Další metody
měření  přesné měření snímkových souřadnic - mono a stereo komparátory, analyt. VP, DPW …. zpracování  výpočet na PC nejpřesnější současné FM metody univerzálně použitelné  pozemní i letecká FM obecná orientace snímků  obecný případ výpočet  PVniO, PVO i podrobných bodů zpracování  stereodvojice, řada sn., blok sn. 29 Fotogrammetrie a DPZ

30 1. Komplexní řešení - jeden krok (např. Schmid)
Další metody 1. 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 30 Fotogrammetrie a DPZ

31 2. Etapové řešení - I. RO, II. AO (např. Shut)
Další metody 2. Etapové řešení - I. RO, II. AO (např. Shut) blokové vyrovnání  základní jednotkou stereopár 31 Fotogrammetrie a DPZ

32 Přímé určení PVO při snímkovém letu
Další metody Přímé určení PVO při snímkovém letu - různé metody - např. GPS, IMU/GPS …  testování (přesnost), budoucnost (cena) - VB - netřeba - kontrolní body - převod hodnot do geod. systému WGS  S-JTSK 32 Fotogrammetrie a DPZ

33 3.6.5 Stereo-vyhodnocení Stereo-editace
- 3D vektor  linie, body; vrstvy, značky; formáty, import, export, CAD  požadavky zákazníka - DMT  pro účely digitálního ortofota  samostatný výstup (např. 3D modely měst) různé technologie - automatická, polo- automatická, ruční editace (+ kontrola!) (- snímkové orientace  práce ve stereomódu) 33 Fotogrammetrie a DPZ

34 Automatické vyhodnocovací postupy
Obrazová korelace  nalezení polohy dvou odpovídajících si bodů (sdružené body) Korelační analýza  vyhledávací algoritmus  obraz v. vzor  vyhledávací okolí (velikost okolí - pravděpodobnost nalezení - výpočetní nároky 34 Fotogrammetrie a DPZ

35 Automatické vyhodnocovací postupy
Princip  hledání maxima korelační funkce pro bod (a jeho okolí) v 1 snímku, ku vyhledávacímu okolí v 2 snímku hodnota korelační funkce = korelační koeficient  nabývá hodnot z int. -1 až 1 ( = 1 - úplná shoda) Spolehlivost metody - zákryt, homogenní plochy 35 Fotogrammetrie a DPZ

36 Shrnutí ,, Stereofotogrammetrie “ - přirozený a umělý stereovjem
- stereofotogrammetrická metoda - normální a obecný případ stereofotogrammetrie - snímkové orientace etapové řešení komplexní řešení - stereovyhodnocení závěr Fotogrammetrie a DPZ

37 ,, Analytické aerotriangulace – AAT “
Příští přednáška ,, Analytické aerotriangulace – AAT “ Stereofotogrammetrie - přístroje Analytické aerotriangulace – AAT shrnutí učiva + konzultace závěr Fotogrammetrie a DPZ

38 Inženýrství životního prostředí
Fotogrammetrie přednášející Jindřich Hodač Ph.D. Fotogrammetrie a DPZ

39 Program přednášky ,, Stereofotogrammetrie “ stereoskopie
normální případ stereofotogrammetrie stereovyhodnocení úvod Fotogrammetrie a DPZ

40 Návaznost ,, Fotogrammetrické metody “ Projekt snímkového letu
parametry náletu, objednávka Jednosnímková fotogrammetrie jednoduchost, rovinné území Digitální ortofoto přesnost, podklady - DMT začátek úvod Fotogrammetrie a DPZ