9 Stereofotogrammetrie Stereofotogrammetrická metoda  zavedena počátkem 20 stol. (Pulfrich) Základ vyhodnocení - stereoskopický vjem  umělý stereoskopický vjem Stereofotogrammetrie  nejpřesnější FM metoda  vyhodnocení - i nesignalizované body UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

obr.: identifikovatelnost bodů pro vyhodnocení

9.1 Stereoskopie Pozorování předmětů v prostoru - monokulární  jedním okem - binokulární  oběma očima (stereo) Určování relativní vzdálenosti předmětů - monokulárně = přibližně  zkušenost, odhad ... Pozorování bodu - konvergence očních os - akomodace očních čoček UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Umělý stereoskopický vjem Pozorování reality - náhrada ??  pozorování snímků Snímky - různé obrazy téhož objektu - pořízeny z fotogrammetr. základny b Pozorování  vzniká umělý stereoskopický vjem UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

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 pozn.: paralaxa = rozdíl snímkových souřadnic UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

Umělý stereoskopický vjem JAK ?? USV pozorování  prostýma očima .. nevyužívá se ve FM  speciální pomůcky  stereoskopy, optické soustavy přístrojů, anaglyfy, speciální brýle … zrcadlový stereoskop UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

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 (vlivem 1+2) 3. orientace paprskových svazků  pseudovjem ... UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

9.2 Stereoskopická metoda LF 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  3D; 2,5D; 2D = vektorová data .. body, linie .. vrstvy … UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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 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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

obr.: analogový + analytický přístroj + digitální FTG stanice

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, digitalizace, úpravy obraz. dat ….. 3. fotogrammetrické zpracování .. viz dále a. snímkové orientace  určení / nastavení PVniO + PVO b. podrobné vyhodnocení c. dopracování, kontrola, výstupy, export, archivace UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

Stereoskopická metoda LF Charakteristika metody ?? + vysoká přesnost výstupů univerzálnost použití variabilita 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 …. UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

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

9.3 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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

obr.: normální případ v pozemní FTG

obr.: historie - pořízení a zpracování dat v pozemní FTG

Normální případ stereofotogrammetrie Normální případ - vztahy x y (z)  modelový s.s. sn1, 2  snímkové roviny x´ x´´ p  snímkové souřadnice + horiz. paralaxa UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Normální případ stereofotogrammetrie 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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

9.4 Technologie - snímkové orientace 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 řešení - blokové vyrovnání .. více kroků I. krok - relativní orientace (RO) II. krok - absolutní orientace (AO) c. přímé určení (za letu) .. IMU/GPS UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Snímkové orientace - vnitřní orientace 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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

obr. : prvky vnitřní orientace  snímkové souřadnice rámových značek 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)

Vnější 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 UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

Vnější orientace - analytická řešení b. Etapové řešení - I. RO, II. AO (např. Shut) blokové vyrovnání  základní jednotkou stereopár UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Vnější orientace - etapové ř. - relativní snímkové modelové souřadnice matematické řešení  podmínka nulových vertikálních paralax (q) řešeno je 5 neznámých .. z 12 (= 2 sn. x 6 PVO) podmínka nulových ,,q,, Vzájemná orientace - snímků vůči sobě (natočení + příp. posun) Vzniká  obecný stereoskopický model UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Vnější orientace - etapové ř. - relativní Jak se provádí ?? analytická řešení .. dříve převládala ř. empirická spojovací body (SB) - různé uspořádání  např. Gruberovo schéma (6 bodů) UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

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

Vnější orientace - etapové ř. - absolutní 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 transformaci) Jak se provádí ?? stereosnímání identických bodů - vlícovací body + výpočet transformačního klíče (aplikace vyrovnání) UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Vnější orientace - vlícovací body Vlícovací body (VB) - stereofotogrammetrie - počet - volba - zaměření - přesnost ….. UK PřF ZTI – fotogrammetrie

obr.: absolutní orientace – rozmístění vlícovacích bodů v překrytu pozemní a letecké stereodvojice

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

Vnější orientace - další postupy c. Přímé určení PVO při snímkovém letu - různé metody - např. GPS, IMU/GPS … viz dříve  dnes již běžně používané - VB - nejsou nutné - kontrolní body!! - převod hodnot do geod. systému WGS  S-JTSK UK PřF ZTI – fotogrammetrie

9.5 Analytická aerotriangulace - AAT FM metody  klasický postup = vlícovací body (VB) Stereo FM  minimálně 3 VB na 1 stereodvojici Řada, blok sn.  velké množství VB - ekonomika :( ?? Jak se vyhnout nutnosti VB přímo měřit ?? Technologie snímkových triangulací Výsledkem jsou 1. geodetické souřadnice bodů .. SB, kontrolní body 2. PVO všech snímků!! .. nutné pro FTG zpracování UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Analytická aerotriangulace - AAT Vývoj metod historické - radiální, analogová, semianalytická současné - analytická .. digitální + data GPS, automatizace měření, výkonné PC .. Použití - snímkové orientace (VB + PVO)  FTG vyhodnocení - souřadnice množství bodů  testovací pole - souřadnice kontrolních bodů  speciál. aplikace UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Analytická aerotriangulace - AAT Postup 1. měření bodů (VB+SB) - snímkové, modelové souř. 2. numerický výpočet - komplexní, etapové řešení Příklad blok - 3 řady - 18 snímků - tj. 15 modelů původně - 1 model = 3 VB - cca 18 měřených VB AAT - blok - 6 měř. VB UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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

obr. : rozmístění spojovacích bodů v rámci bloku obr.: rozmístění spojovacích bodů v rámci bloku .. volba v osách vícenásobných překrytů

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

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

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

obr.: 2D výstup získaný na podkladě 3D vyhodnocení na Digitální FTG Stanici .. pozemní FTG

Systémy pro stereovidění DFS  speciální HW vybavení  stereovidění Systémy - stereoskopy .. a - anaglyfy .. b - polarizační brýle .. c - krystalové brýle .. d - …. b a c d UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Automatické vyhodnocovací postupy  nalezení polohy bodu na dvou a více snímcích .. odpovídající si body = sdružené body Obrazová korelace Korelační analýza  vyhledávací algoritmus  obraz v. vzor  vyhledávací okolí (velikost okolí   pravděpodobnost nalezení  výpočetní nároky) UK PřF ZTI – fotogrammetrie

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) Metoda selhává - zákryty, homogenní plochy UK PřF ZTI – fotogrammetrie

obr.: princip obrazové korelace

Shrnutí ,, Stereofotogrammetrie “ - přirozený a umělý stereovjem - stereofotogrammetrická metoda - normální a obecný případ stereofotogrammetrie - snímkové orientace etapové řešení komplexní řešení - stereovyhodnocení UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Získávání topografické informace Stereofotogrammetrie přednášející Jindřich Hodač UK PřF ZTI – fotogrammetrie

Návaznost ,, Fotogrammetrické metody “ Průseková metoda nejstarší metoda, obroda Jednosnímková fotogrammetrie jednoduchost, rovinné území Digitální ortofoto přesnost, podklady - DMT UK PřF ZTI – fotogrammetrie