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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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

obr.: identifikovatelnost bodů pro vyhodnocení

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie 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 očních os - akomodace očních čoček JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 JH_13.03 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 obr.: stereodvojice pro zábavu a ponaučení – historické příklady .. 1851 a 1901

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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 – zvětšuje pozorovací základnu JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 ... JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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

3.6.2 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 … JH_13.03 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 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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 …. JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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

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 - pořízení a zpracování dat v pozemní FM

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 y / b - volitelné parametry .. obrácený základnový poměr f, mp - hodnoty dány technologií JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

3.6.4 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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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)

Technologie - snímkové orientace 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 řešení – rozdělení do více kroků I. krok - relativní orientace (RO) II. krok - absolutní orientace (AO) c. přímé určení (za letu) .. IMU/GPS .. JAK DĚLÁM JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie 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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie Vnější orientace - analytická řešení b. Etapové řešení - I. RO, II. AO (např. Shut) blokové vyrovnání  základní jednotkou stereopár JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie 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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie Vnější 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)

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie 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) JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie Vnější orientace - vlícovací body 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. JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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

počet VB rozmístění VB min. 3 .. vždy více = kontrola 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)

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie 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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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

Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie 3.6.5 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) JH_13.03 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 Digitální FTG Stanici .. pozemní FTG

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

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

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

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

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) JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

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 JH_13.03 Fotogrammetrie - stereofotogrammetrie

obr.: princip obrazové korelace

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

obr.: optické korelační systémy – SW PhotoModeler Scanner

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

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

Inženýrství životního prostředí Stereofotogrammetrie přednášející Ing. Jindřich Hodač, Ph.D. Fotogrammetrie a DPZ

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

Návaznost ,, Fotogrammetrické metody “ Průseková metoda nejstarší metoda, obroda Jednosnímková fotogrammetrie jednoduchost, rovinné území Digitální ortofoto přesnost, podklady - DMT začátek úvod Fotogrammetrie a DPZ