4 Základy - pojmy Střed promítání ,,O“ Hlavní bod snímku ,,H“ Konstanta komory ,,f“ Osa záběru Střed snímku ,,M“ Rámová značka (měřický snímek) Úvod do.

Prezentace na téma: "4 Základy - pojmy Střed promítání ,,O“ Hlavní bod snímku ,,H“ Konstanta komory ,,f“ Osa záběru Střed snímku ,,M“ Rámová značka (měřický snímek) Úvod do."— Transkript prezentace:

1 4 Základy - pojmy Střed promítání ,,O“ Hlavní bod snímku ,,H“ Konstanta komory ,,f“ Osa záběru Střed snímku ,,M“ Rámová značka (měřický snímek) Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

2 Základy - geometrické Snímek v. plán (mapa) snímek = středový průmět
středové promítání = promítání na průmětnu z bodu ležícího mimo ni (tj. ze středu promítání). O - střed promítání f - konstanta komory vzor ,,A“ – obraz ,, A´ “ perspektivní zkreslení obrazu!! Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

3 Základy - geometrické plán (mapa) = pravoúhlý průmět
- pravoúhlé promítání  nezkresluje - nárys či půdorys objektu v měřítku Cílem vstup – středový průmět proces – fotogrammetrie výstup – pravoúhlý průmět Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

4 Základy - optické Fotografický obraz - vznik ? Ideální objektiv
 zobrazení optickým členem fot. komory Optický člen = objektiv Ideální objektiv - idealizovaná tenká čočka - platí, že  = ´ Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

5 Základy - optické Reálný objektiv - množství jednotlivých čoček
- platí, že  ≠ ´ - clona - pupila Zobrazení - reálný v. ideální objektiv odchylky od ideálního středového promítání ► ► vady objektivu – optické; geometrické Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

6 Základy - matematické Souřadnicové soustavy ve fotogrammetrii
snímkové souřadnice 2D; x,z (y); přesnost modelové souřadnice 3D; x,y,z geodetické souřadnice 3D; X,Y,Z Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

7 Úvod do fotogrammetrie
J. Hodač – ZTI

8 Úvod do fotogrammetrie
J. Hodač – ZTI

9 Souřadnicové soustavy
Rámové značky letecký snímek pozemní snímek Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

10 obr.: pozemní měřický snímek – definice snímkových souřadnic

11 Úvod do fotogrammetrie
J. Hodač – ZTI

12 Úvod do fotogrammetrie
J. Hodač – ZTI

13 obr.: definice modelového SS v pozemní fotogrammetrii

14

15 obr.: definice jednoho ze systémů geodetických souřadnic

16 Základy - matematické Transformace Přímý vztah x´,y´,(f)  X, Y, Z
vzájemné zobrazení mezi dvěma souřad. systémy snímek  transformace plán identické body Přímý vztah x´,y´,(f)  X, Y, Z snímek geodetický systém základ moderní digitální fotogrammetrie Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

17 obr.: transformace obrazových dat – jednosnímková metoda

18 obr.: přímý vztah měřených a určovaných veličin

19 Prvky vnější orientace
= ,,vnější geometrie“  snímek PVO - udávají polohu a orientaci snímku v prostoru, vzhledem k danému souř. systému. Jsou to:  souřadnice středu promítání  úhly rotace osy záběru Určení - v průběhu FM zpracování - přímým měřením Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

20 Prvky vnitřní orientace
= ,,vnitřní geometrie“  komora znalost  podmínka pro zpracování snímků PVniO - definují prostorovou polohu středu promítání vzhledem ke snímku. Jsou to:  konstanta komory – f  distorze objektivu (zkreslení)  poloha hlavního bodu H´ Určení - výrobní závod - kalibrace Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

21 Prvky vnitřní orientace
Prvky vnitřní orientace -schéma Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

22 Prvky vnitřní orientace
Konstanta komory f - vzdálenost středu výstupní pupily O´od hlavního bodu snímku H´ - zjednodušeně - nejkratší vzdálenost O´od roviny snímku - určena s přesností na 0,01 až 0,02 mm Poloha hlavního snímkového bodu H´ - v rovině snímku vzhledem ke středu snímku M´ - určena souřadnicemi dx´ dz´ (či dy´ v letecké FM) - známa s vysokou přesností 0,02 - 0,04 mm - ideálně H´ = M´ Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

23 Prvky vnitřní orientace
Distorze objektivu ve FTG  geometrické zkreslení objektivu - rozhodující vliv na přesnost měření - způsobena souhrnem geometrických nepřesností při výrobě (víceprvkové objektivy cca 8-30 prvků) - pro přesné práce je nutno jí znát - určení distorze provádí výrobce, nebo ji lze určit analytickými metodami (viz kalibrace) Základní typy distorzí • radiální • tangenciální Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

24 Prvky vnitřní orientace
Radiální distorze průběh přibližně rotačně symetrický (hodnoty 5-10 m) Tangenciální distorze průběh nepravidelný, u kvalitních obj. zanedbatelný vliv zkreslený snímek  radiální distorze objektivu vyjádřená hypsometricky Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

25 obr.: pozemní neměřický snímek ovlivněný distorzí

26 obr.: pozemní neměřický snímek ovlivněný distorzí

27 obr.: průběh distorze u zoom objektivu běžné digitální zrcadlovky

28 Shrnutí přednášky 1 Fotogrammetrie Snímek Komora Základy
- bezkontaktní dokumentační metoda Snímek - základ veškerého vyhodnocení Komora - pořízení snímku - vnitřní geometrie Základy - optika, geometrie, matematika Fotogrammetrie - bezkontaktní dokumentační metoda Snímek - základ veškerého vyhodnocení Komora - pořízení snímku - vnitřní geometrie Základy - optika, geometrie, matematika Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI závěr

29 Získávání topografických informací
Kalibrace Jednosnímková metoda Digitální ortofoto Jindřich Hodač

30 Program přednášky 2 - Kalibrace - Jednosnímková fotogrammetrie
- Digitální ortofoto Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI úvod

31 5 Metody určení PVniO Znalost prvků vnitřní orientace 
 podmínka pro zpracování snímků Měřické komory prvky vnitřní orientace jsou známy   výrobní závod  kalibrační protokol Neměřické komory prvky vnitřní orientace nejsou známy   kalibrační metody  kalibrace komory Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

32 Metody určení PVniO Měřické komory  kalibrační protokol
pozn.: jde o protokol letecké měřické komory (LMK) Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

33 Metody určení PVniO Měřické komory  určení prvků vnitřní orientace
laboratorní metody - speciální zařízení (výrobní a servisní závody) k určení výchozích hodnot prvků měřicko-početní metody k ověření hodnot některých nebo všech prvků k určení nových hodnot některých nebo všech prvků pozn.: jde o kombinaci měření v terénu s vyhodnocením v laboratoři Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

34 Metody určení PVniO Měřicko-početní metody – příklad - vodorovná osa
snímek - vodorovná osa záběru - horizont snímku v. panorama měření - volba bodů - úhlové zaměření bodů výpočet - geodetická úloha protínání zpět Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

35 Metody určení PVniO Neměřické komory  kalibrační metody
Kalibrace digitálních neměřických komor (pozemní FM) - problém - nestálost prvků vnitřní orientace Kalibrace pomocí kalibračního pole nejběžnější metoda Kalibrační pole  forma - uměle vytvořené nebo přímo volené v rámci zaměřovaného objektu  dimenze - prostorové nebo rovinné  rozsah - velkého nebo malého rozsahu Výpočet kalibrace - specializované moduly FM systémů Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

36 Metody určení PVniO Kalibrační pole  příklad
 optimální konfigurace snímků  velké kalibrační pole Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

37 obr.: rovinné kalibrační pole – různé typy

38 obr.: jedna z možných konfigurací snímků při kalibraci pomocí 2D kalibračního pole

39 obr.: další příklad konfigurace snímků při kalibraci pomocí 2D kalibračního pole (pro Matlab)

40 obr.: technologie zpracování kalibrace v SW PhotoModeler

41 obr.: průběh kalibrace v SW PhotoModeler – kontrola modelu před výpočtem vlastní kalibrace

42 obr. : výsledky kalibrace – kalibrační protokol
obr.: výsledky kalibrace – kalibrační protokol .. využitý pro odstranění distorze ze snímků

43 6 Jednosnímková metoda snímek překreslený snímek fotomozaika fotoplán
obraz bez přesného měřítka a orientace překreslený snímek obraz s přesným měřítkem a orientací fotomozaika spojení několika překreslených snímků (maskování) fotoplán fotomozaika upravená do podoby ML (např. výřez) fotomapa fotoplán doplněný o atributy mapy (rámové údaje aj.) Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

44 Matematické základy Vztah dvou rovin  rovina snímku  rovina území
 rovina fotoplánu Dvě základní možnosti – podle osy záběru (OZ) a) b) Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

45 Matematické základy Geometrické vyjádření  projektivní vztah
Matematické vyjádření  kolineární transformace K řešení jsou potřeba min. 4 identické body (vlícovací body) znám jejich souřadnice v obou souřad. soustavách. Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

46 obr.: vstupní perspektivně zkreslený snímek a transformovaný správně orientovaný sn. v měřítku

47 Matematické základy Ideální případ svislý snímek + rovinné území
.. OZ je kolmá na území podobnost s mapou  liší se měřítkem  ,,stačí zvětšit“ .. použije se podobnostní transformace využití: méně přesné práce (např. interpretace) Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

48 obr.: vstupní snímek frontální - bez perspektivního zkreslení avšak ovlivněný distorzí

49 Matematické základy Reálný případ  obraz perspektivně zkreslen
► skloněný snímek  obraz perspektivně zkreslen  proměnné měřítko na snímku ► území není rovinné  radiální posuny bodů projektivní vztah ,,rovin“ (skloněný snímek + území) použije se  kolineární transformace Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

50 obr.: perspektivní zkreslení snímku

51 Technologie Dříve  opticko-mechanické překreslení
Dnes  digitální zpracování obrazu = speciální SW ... překreslení, digitální překreslení, rektifikace obrazu postup Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

52 obr.: historický překreslovač a současný SW pro jednosnímkovou metodu

53 Technologie pořízení snímků  počet snímků, vzájemný překryt (cca %) vlícovací body  počet, konfigurace, souřadnice rozložení vlícovacích bodů - příklad Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

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

55 Technologie transformace snímků – vhodný SW
úpravy překreslených snímků maskování + retuš mozaikování výřez Souhrn Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

56 obr.: zpracování fotoplánů – maskování sousedních snímků a mozaikování

57 Vliv výškového členění na přesnost
Předpoklad - území dokonale rovinné - realita  území výškově členité Důsledek radiální posuny výškov. bodů  snížení přesnosti fotoplánu Řešení - stanovení očekávané přesnosti fotoplánu - výpočet maximálmích hodnot výškových rozdílů Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

58 Vliv výškového členění na přesnost
Vliv výškového členění - odvození Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

59 Vliv výškového členění na přesnost
Vliv výškového členění - příklad měřítko fotoplánu Mf = 1 : mf = 1 : požadovaná přesnost grafická  0,3 mm komora - normální OÚ f = 305 mm snímek 23 x 23 cm r´max  150 mm území zobrazené na snímku (při ms  3 500) cca 800 x 800 m  0,65 km2 maximální přípustné výškové členění hmax  60 cm !! na okraji snímku Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

60 obr. : přesnost fotoplánu - místa s radiálními posuny
obr.: přesnost fotoplánu - místa s radiálními posuny .. leží mimo hlavní rovinu překreslení

61 Vliv výškového členění na přesnost
Přesnost - závěry - výhodnější komory s menším obraz. úhlem - ojedinělé výškové rozdíly  ve středu snímku - požadavky na rovinnost poměrně vysoké - požadovaná přesnost  přání objednatele; obecně např.  grafické přesnosti (0,3 mm) Další vlivy na přesnost - počet a rozmístění vlícovacích bodů - počet a rozmístění snímků přesnost určení souřadnic vlícovacích bodů - rozlišení digitálních obrazových dat Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

62 Systémy a využití Využití ??
rovinatá území + nižší požadovaná přesnost dokumentační práce - např. záplavy, polomy aj. interpretační práce - vojenství, životní prostředí aj. + rychlost, jednoduchost, malé nároky na vybavení - nižší přesnost, požadavek rovinnosti Systémy TopoL …… GIS + fotogrammetrie (CZ) Kokeš …… GIS + geodézie (CZ) IRAS/C ….. nadstavba CAD (MicroStation) Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

63 Shrnutí Kalibrace kalibrace měřických komor
kalibrace neměřických komor Jednosnímková fotogrammetrie jednoduchost, rovinaté území …. Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI závěr