3.5.3Přesnost digitálního ortofota

Fotogrammetrie a DPZ1

Kde mohu ovlivnit přesnost ??

3.5.3 Přesnost digitálního ortofota

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. požadavky zákazníka (realizmus!!)


Přesnost

Co nejvíce ovlivňuje, jak ??

Pozn.: při mapování do ML - často 1 ML = 1 snímek, pak ideálně střed ML = střed snímku kvalita

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 přesnostvýstupu horší kvalita (ostrost, čitelnost …)


Digitální fotogrammetrické stanice (DPW)PhoTopoL Atlas TopoL + Atlas (CZ)

ImageStation (SSK) Z/I Imaging (USA)

3.5.4 Systémy, využití

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) ..


Kde ortofoto koupím, dostanu ??

3.5.5 Dodavatelé digitálního ortofota

- zpracovatelé velké fotogrammetrické firmy Geodis (Brno), Gefos (Praha), Georeal (Plzeň) … další organizace - správy NP, Lesprojekt …

- uživatelé - státní správa a organizaceČÚZK - celá republika - ortofoto 1: 5000MZE - celá rep. - sledování bonity pozemkůKrajské + městské úřady - GIS

- další zdroje - ostatní organizace, podniky …...


Státní organizace - příklad

Český úřad zeměměřický a katastrální (ČÚZK)

čb ortofoto 1 : 10 000 rozlišení 0,5 m; celá ČR

bar. ortofoto 1 : 5 000 rozlišení 0,5 m; část ČR

Dodavatelé digitálního ortofota


Stereofotogrammetrická metoda

zavedena počátkem 20 stol. (Pulfrich)

3.6 Stereofotogrammetrie

Základ vyhodnocení - stereoskopický vjem

umělý stereoskopický vjem

Stereofotogrammetrie

nejpřesnější FM metoda

vyhodnocení - i nesignalizované body


Pozorování předmětů v prostoru

- monokulární jedním okem

- binokulární oběma očima (stereo)

3.6.1 Stereoskopie

Určování relativní vzdálenosti předmětů

- monokulárně = přibližně

zkušenost, odhad ...

Pozorování bodu- konvergence oč. os

- akomodace oč. čoček


oční osyoční základna - b0

středy promítání

…. konvergenční úhel

.… úhlová paralaxa

Přirozené stereoskopické vnímání

min …. prostorová

rozlišovací schopnost úhlová

pozorování bodů - monokulární = 2c

- binokulární = 80cc


- 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

Přirozené stereoskopické vnímání

K čemu dochází ??

Definice

základem přirozeného prostorového vnímání je rozdílnost vytvářených obrazů

PPV je fyziologická vlastnost lidských očí


Pozorování reality - náhrada ??

pozorování snímků

Umělý stereoskopický vjem

Snímky - různé obrazy téhož objektu- pořízeny z FM základny b

Pozorování vzniká umělý stereoskopický vjem


pak:

1. horizontální paralaxy jsou nenulové,p = x´ - x´´ = 0

2. vertikální paralaxyjsou nulovéq = y´ - y´´ (= z´- z´´) = 0


Podmínky vzniku USV ??

- současně + odděleně pozoruji oba snímky


JAK ?? USV

pozorování - prostýma očima

- speciální pomůcky stereoskopy, optické soustavy přístrojů, anaglyfy, spec. brýle …


zrcadlový stereoskop

viz - VSD


Porovnání USV v. PPV

Vlivy na umělý stereoskopický vjem

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 ...

nezkreslený vjem ?? NE


Základní a nejvíce používaná metoda LF

3.6.2 Stereoskopická 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 výstupnívýsledek vyhodnocení stereomodelu 3D; 2,5D;

2D = vektorová data (body, linie, vrstvy …)


Zpracování dat - technologická řešení

matematické základy položeny na poč. 20. století vysoká výpočetní náročnost proto vývoj:

Stereoskopická metoda LF

1. analogové vyhodnocení (1900 - 1980)

analogové vyhodnocovací přístroje

2. analytické vyhodnocení (1970 - 2005?)

analytické vyhodnocovací přístroje

3. digitální metody (1985 - ….)

digitální fotogrammetrické stanice


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 zpracovánía. obnovení či určení PVniO a PVO

b. podrobné vyhodnocení

(c. kontrola, výstupy, export)


Charakteristika metody ??


+ vysoká přesnost výstupůuniverzálnost použitívariabilita výstupů 3D - 2D

- větší pracnostspeciální SW + HWnároky na operátora

Aplikace metody ??kdekoli - kde jsou potřebné vysoká přesnost a prostorová data …. IS; podklady pro projekty; dokumentace souč. stavu; digitální modely ….


Pořízení snímků z fotogrammetrické základny

3.6.3 Normální případ stereofotogrammetrie

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


x y (z) modelový s.s.

´, ´´ snímkové rov.

x´ x´´ p snímkové souř. + paralaxa

Normální případ stereofotogrammetrie

Normální případ - vztahy


Přesnost ??


y / b - volitelné parametry (obrácený základnový poměr)

f, mp - dáno technologií

diferencování vztahů střední chyby souřadnic


Normální případ v LF

jednoduché metody např. určování relativníchvýškových rozdílů

dnes - málo


Obecný případ

viz přímý vztah snímk. a geodetických souřadnic

dnes - převládá


Příprava stereodvojice pro vyhodnocení

1. obnovení PVniO komory

2. určení PVO každého snímku

3.6.4 Snímkové orientace

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)


ad 2) používané technologické postupy

Snímkové orientace

Řešeno 12 neznámých PVO (2 snímky x 6 PVO)

Konkrétní použitý postup závisí vždy na dostupném vybavení !!!

- 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


Vnitřní orientace

Jak se provádí ??

snímání identických bodů + výpočet transfor. klíče

identické body =

rámové značky

(kalibrace)

rovinná transformace - afinní

vnitřní orientace

- digitální metody

obecné (např. pixelové) snímkové souřadnice


Relativní orientace

snímkové modelové souřadnice

matematická řešení podmínka komplanarity, nebo podmínka nulových vertikálních paralax

řešeno je 5 neznámých (z 12, viz dříve)

Vzájemná orientace - snímků vůči sobě (natočení + příp. posun)

Vzniká obecnýstereoskopický model

podmínka komplanarity


Jak se provádí ??

Relativní orientace

analytická řešení (dříve empirická ř.)

spojovací body - různé uspořádání např. Gruberovo schéma


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)


Vlícovací body - stereofotogrammetrie

Absolutní orientace

- počet

- volba

- zaměření

- přesnost

…..


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.


1. Komplexní řešení - jeden krok (např. Schmid)

Další metody

- linearizace vztahů (Taylorův rozvoj)

- iterační řešení

- přibližné hodnoty

- vyrovnání MNČ

viz přímý vztah snímkových a geod. souřadnic,svazkové vyrovnání základní jednotkou snímek


2. Etapové řešení - I. RO, II. AO (např. Shut)

Další metody

blokové vyrovnání základní jednotkou stereopár


Přímé určení PVO při snímkovém letu

Další metody

- různé metody - např. GPS, IMU/GPS … testování (přesnost), budoucnost (cena)

- VB - netřeba

- kontrolní body

- převod hodnotdo geod. systému WGS S-JTSK


Stereo-editace

3.6.5 Stereo-vyhodnocení

- 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)


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


Princip hledání maxima korelační funkce pro bod (a jeho okolí) v 1 snímku, ku vyhledávacímu okolí v 2 snímku

Automatické vyhodnocovací postupy

hodnota korelační funkce = korelační koeficient nabývá hodnot z int. -1 až 1 ( = 1 - úplná shoda)

Spolehlivost metody - zákryt, homogenní plochy

Fotogrammetrie a DPZzávěr

Shrnutí

,, Stereofotogrammetrie “

- přirozený a umělý stereovjem

- stereofotogrammetrická metoda

- normální a obecný případ stereofotogrammetrie

- snímkové orientaceetapové řešení

komplexní řešení

- stereovyhodnocení

Fotogrammetrie a DPZzávěr

Příští přednáška

,, Analytické aerotriangulace – AAT “

• Stereofotogrammetrie - přístroje

• Analytické aerotriangulace – AAT

• shrnutí učiva + konzultace

Fotogrammetrie a DPZ

Fotogrammetrie

přednášející

Jindřich Hodač Ph.D.

Inženýrství životního prostředí

Fotogrammetrie a DPZúvod

Program přednášky

,, Stereofotogrammetrie “

• stereoskopie

• normální případ stereofotogrammetrie

• stereovyhodnocení

Fotogrammetrie a DPZúvod

Návaznost

,, Fotogrammetrické metody “

Projekt snímkového letuparametry náletu, objednávka

Jednosnímková fotogrammetriejednoduchost, rovinné území

Digitální ortofotopřesnost, podklady - DMT

začátek

Documents

3.5.3Přesnost digitálního ortofota