Upload
lena
View
29
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Geoinformacijone tehnologije
Citation preview
Geoinformacione tehnologije
Fotogrametrija
ta je fotogrametrija?
Fotogrametrija je tehnologija za prikupljanje pouzdanih 3D informacija o fizikim objektima i okruenju kroz proces snimanja, merenja i interpretacije fotografskih slika.
Cilj fotogrametrije je rekonstrukcija snimljenog 3D prostora.
Primena fotogrametrije
Od fotografija se dobijaju Stvarne koordinate taaka na snimljenim objektima Karte i planovi
topografske karte Ortorektifikovane fotografije Digitalni modeli terena Digitalni 3D modeli objekata
bez kontakta sa objektom (ili povrinom) koji se meri, i sa unapred poznatom tanou. Na tanost najvie utie razmera fotografije.
Tanost fotogrametrije
Primena fotogrametrije
Fotogrametrija se koristi kada je potrebna 3D rekonstrukcija proizvodnja karata; geografski informacioni sistemi
(GIS); premer (arhitektura, analiza udesa) snimanje u medicini (rekonstrukcija organa) vozila (izbegavanje sudara) rudarstvo i teka industrija (onlajn kontrola kvaliteta) virtualna realnost (simulatori)
Zato fotogrametrija?
Znaajna uteda vremena i novca Vie informacija o snimljenom objektu Merenje nepristupanih objekata
Principi fotogrametrije
Principi fotogrametrije
Fotogrametrija je nauka o korienju 2D fotografija za tana merenja u 3D prostoru. Da bi to bilo mogue potrebno je na neki nain rekonstruisati informacije izgubljene u procesu snimanja.
Lokacija bilo koje take na slici moe biti predstavljena sa samo dve koordinate: (x,y). Fotografije su samo dvodimenzio- nalne.
Lokacija bilo koje take u realnom svetu moe biti opisana sa tri koordinate: (x,y,z), (geografskom irinom, geografskom duinom, visinom), itd. Realni svet je trodimenzionalan.
Principi fotogrametrije
Problem: zrak svetlosti koji pada na dati piksel slike je mogao stii sa bilo koje take du pravca tog zraka.
Mogue take sa kojih je zrak poao
Pogled odozgo
Fotografski senzor
ina daljina
Centar perspektive
Principi fotogrametrije
Reenje: dodavanjem jo jedne fotografije snimljene sa druge lokacije moemo da naemo presek zraka i odredimo 3D lokaciju take sa koje su zraci stigli.
Pogled odozgo
Fotografski senzor Jedinstvena 3D lokacija!
Centralna projekcija
Matematike osnove formiranja slike
O: Projekcioni centar (pozicija kamere)
PP: Osnovna taka (presek optike ose i slike)
f: ina daljina, osnovno rastojanje, konstatna za kameru
P: taka u prostoru
P: slika take P
negativ
dijapozitiv
Ako je poznata
tana lokacija kamere, O,
tana orijentacija ravni slike u odnosu na neki koordinatni sistem
rastojanje PP-P(u koordinatnom sistemu senzora)
Linija na kojoj se nalazi taka P je jedinstveno odreena. Ali ne postoji nain da se odredi tana lokacija take P na toj liniji. Da bi se tano odredila pozicija take P, potrebna je
jo jedna linija koja preseca prvu liniju u taki P. To je osnova fotogrametrije.
Stereoskopska vizija
Stereoskopska vizija
Ako je objekat fotografisan iz dve razliite pozicije, linija izmeu dva projekciona centra se naziva osnova. Ako obe fotografije imaju pravce posmatranja, koji su meusobno paralelni i normalni na osnovu (takozvani, normalni sluaj), onda one imaju slie osobine kao i dve slike koje hvataju ljudske oi. Zbog toga, preklopna povrina takve dve fotografije (koja se naziva stereopar) moe biti posmatrana u 3D, simulirajui ljudski stereoskopski vid.
O1 O2
PP1 PP2
P
P1 P2
f
Pozicija take P je jedinstveno odreena presekom linija P1O1 i P2O2
Principi stereofotogrametrije
Koordinatni sistemi i transformacije
1. Koordinatni sistem digitalne slike 2. Koordinatni sistem senzora 3. Koordinatni sistem modela 4. Koordinatni sistem terena
1. 2. 3. 4.
Interna orijentacija
Relativna orijentacija
Apsolutna orijentacija
Koordinatni sistem digitalne slike
Koordinatni sistem senzora
Koordinatni sistem modela
Koordinatni sistem terena
Pregled fotogrametrijskog postupka
Merenje koordinata digitalne slike
Transformacija koordinata digitalne slike u kordinate senzora korienjem lokacije PP
Transformacija koordinata senzora u koordinate modela korienjem centralne projekcije. Zbog toga to je visina take nepoznata, koristi se h kao aproksimacija
Transformacija koordinata modela u koordinatni sistem stvarnog sveta
Unutranja orijentacija
Da bi se iskoristila centralna projekcija, potrebna je metrika slika i dobar koordinatni sistem slike:
potrebno je poznavati lokaciju PP, osnovne take, na slici (sa koordinatama x=0, y=0 u
koordinatnom sistemu senzora). pravac x ose (k.s. senzora) inu daljinu f . ovo se obino odreuje u procesu kalibracije kamere
(ina daljina i koordinate fiducijalnih markera u k.s. senzora su izmereni i zapisani u izvetaju)
Unutranja orijentacija
Odreivanje spoljanje orijentacije Relativna orijentacija: Lokacije taaka se mere u proizvoljnom koordinatnom sistemu
Razmera se obino odreuje tako to je poznato rastojanje izmeu pozicija kamere i/ili rastojanje izmeu taaka na sceni
Sve fotografije u projektu moraju biti meusobno povezane Apsolutna orijentacija: Lokacije svih taaka se odreuju u koordinatnom sistemu realnog
sveta pomou poznatih taaka (kontrolne take i/ili projekcioni centri kamere)
Zahtevane su najmanje tri take sa poznatim koordinatama (bez obzira koliko se fotografija koristi)
Vezne take
Spoljanja orijentacija - relativna
Spoljanja orijentacija - apsolutna
z
(X0,Y0,Z0)
X
Y
Z x
y
x
y
P
Projekcioni centar
Spoljanja orijentacija
Spoljanja orijentacija
X0 - X koordinata projekcionog centra kamere Y0 - Y koordinata projekcionog centra kamere Z0 - Z koordinata projekcionog centra kamere
rotacija koordinatnog sistema slike oko X ose
rotacija koordinatnog sistema slike oko Y ose
rotacija koordinatnog sistema slike oko Z ose
Aerofotogrametrija
Primena aerofotogrametrije
Polazni podaci Fotografije terena
Avionske Satelitske
Kontrolne take na terenu i projekcioni centri Parametri kamere Parametri koordinatnog sistema terena
Proizvodi: Digitalni modeli terena Ortofoto planovi
Faze u tehnolokom postupku izrade digitalnih modela terena, planova i karata fotogrametrijskom metodom izrada projekta aerofotogrametrijskog snimanja; priprema terena (otkrivanje i signalizacija orijentacionih taaka); aerofotogrametrijsko snimanje i obrada fotomaterijala; skeniranje snimaka; odreivanje orijentacionih taaka; merenje orijentacionih i veznih taaka; aerotriangulacija bloka; merenje i formiranje DTM-a; ortorektifikacija snimaka; balansiranje i mozaikovanje snimaka; kartografska obrada.
Slika GCP
Snimanje terena
Merenje kontrolnih i veznih taaka
Digitalni model terena (DTM)
Digitalni model terena predstavlja matematiku reprezentaciju povrine terena.
TIN DEM Izohipse
Stereopar
38
leva slika se konvertuje u plavo/zeleno=cijan, a desna slika u crveno
obe slike se prikazuju istovremeno kao jedna slika
naoari sa cijan/crvenim filterom omoguuju da svako oko vidi odgovarajuu sliku
ovaj pristup je veoma star, ranije se koristio u filmovima i televiziji
Anaglyph naoari
Shuttered naoari
Levo i desno soivo se otvaraju i zatvaraju sinhronizovano sa prikazom leve i desne slike na ekranu
TIN
DEM
Izohipse
Ortofoto plan
Ortofoto plan predstavlja aerofotogrametrijski snimak dela povri zemlje u digitalnom obliku koji je podvrgnut digitalnoj ortorektifikaciji radi otklanjanja efekata centralne projekcije, nagiba ose snimanja kamere i reljefa terena.
Na takvoj digitalnoj slici, svakom pikselu odgovara jedna taka na terenu.
Ortofoto plan predstavlja deo aerofotogrametrijskog snimka ili, to je ei sluaj, mozaik sastavljen od delova vie snimaka. On se dodatno moe kartografski obraditi da bi se dobile odgovarajue kartografske podloge u analognom ili digitalnom obliku.
Kao to se to vidi sa slike, za svaku taku terena, neophodno je utvrditi korekciju V, a zatim i odgovarajuu korekciju za korespondentni piksel digitalne slike. Ove korekcije su u funkciji elemenata spoljne orijentacije snimka, rastojanja R posmatrane take od nadira snimka i visinske razlike dH. Kao to se sa slike moe zakljuiti ove korekcije su proporcionalne udaljenosti date take terena od nadira snimka i visinskoj razlici.
Princip ortorektifikacije
Ortofoto plan