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

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

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

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

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

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

Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

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

obr.: pozemní měřický snímek – definice snímkových souřadnic

Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

obr.: definice modelového SS v pozemní fotogrammetrii

obr.: definice jednoho ze systémů geodetických souřadnic

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

obr.: transformace obrazových dat – jednosnímková metoda

obr.: přímý vztah měřených a určovaných veličin

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

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

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

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

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

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

obr.: pozemní neměřický snímek ovlivněný distorzí

obr.: pozemní neměřický snímek ovlivněný distorzí

obr.: průběh distorze u zoom objektivu běžné digitální zrcadlovky

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

Získávání topografických informací Kalibrace Jednosnímková metoda Digitální ortofoto Jindřich Hodač

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

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

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

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

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

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

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

obr.: rovinné kalibrační pole – různé typy

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

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

obr.: technologie zpracování kalibrace v SW PhotoModeler

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

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

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

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

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

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

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

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

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

obr.: perspektivní zkreslení snímku

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

obr.: historický překreslovač a současný SW pro jednosnímkovou metodu

Technologie pořízení snímků  počet snímků, vzájemný překryt (cca 20 - 40 %) vlícovací body  počet, konfigurace, souřadnice rozložení vlícovacích bodů - příklad Úvod do fotogrammetrie J. Hodač – ZTI

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

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

obr.: zpracování fotoplánů – maskování sousedních snímků a mozaikování

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

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

Vliv výškového členění na přesnost Vliv výškového členění - příklad měřítko fotoplánu Mf = 1 : mf = 1 : 1000 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

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

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

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

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