Maa-57.220 Fotogrammetrinen kartoitus

Luento-ohjelma

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13


(Alkuperäinen luento: Henrik Haggrén, 11.10.2002

Muutoksia: Eija Honkavaara 25.9.2005)

Luento 6: Kolmiointi digitoiduin kuvin.

Luento 6: Kolmiointi digitoiduin kuvin.

Liitospisteiden mittaus

Kuvien  yhteensovitus

Korrelaatio

Liitospisteiden mittausohjelmia

OEEPE:n koetyöt

Tuotantojärjestelmiä Suomessa

Julkaisuja

 

 

Kuvapyramidi.

 


 Kuvien resoluutio eri pyramiditasoilla.

 

Ilmakuvablokki, Montserrat. Kuvamittakaava 1 : 15'000, pituuspeitto 60 %, sivupeitto 30 %. (Heipke, 1999)

 Gruber-pisteet.

 

Kolmiointipisteet ensimmäisten likarvojen laskemiseen.

Kolmiointipisteiden tihentäminen.

Kolmiointipisteet lopulliseen blokkitasoitukseen.

Esimerkki pisteiden tihentämisestä.

 

Liitospisteet kuvalla. (Ilves, 2001)

Liitospisteiden mittaus

Kuvien  yhteensovitus

 

 

Yksiulotteinen yhteensovitus.

 Kaksiulotteinen yhteensovitus kahden kuvan välillä.

 

Kolmiulotteinen yhtensovitus kohteen pinnan ja kuvablokin välillä.

Yhteensovitusmenetelmien vertailua

 

Piirteiden sovitus

Korrelaatio

PNS kuvalla

PNS kohteessa

Sovitettava ominaisuus

Piste

Harmasävy

Harmaasävy

Harmaasävy

Geometrinen malli

-

1D ja 2D siirto

1D ja 2D siirto, kierto, mittakaava, vinous

3D

Radiometrinen malli

-

Lineaarinen

Lineaarinen, ym.

Lineaarinen, ym. 

Kuvien lkm

n

2

n

n

Pull-in range [pikseliä]

suuri

suuri

3

3

Tarkkuus [pikseliä]

0,3 - 0,5

0,1

0,1

0,1

Luotettavuus

huono

huono

kohtalainen

hyvä

Käytettävyys

edellyttää piirteiden määrittämistä ja irroittamista

hyvä

hyvä

edellyttää kohteen rekonstruoimista

Häiriösietoisuus

huono

huono

kohtalainen

hyvä

Korrelaatio

 

 

 

 

Mallikuva ja hakuikkuna. Esimerkki kuvaa reunamerkistä tehtyä mallinetta ja vastaavaa kohtaa kuvalta.

1-D yhteensovituksen lähtötilanne.

Paras korrelaatio saadaan x-koordinaatin arvolla x = 80. PNS-yhteensovitukseen perustuva paras vastaavuus on kohdassa x = 75,5.

Malli- ja kohdesignaali parhaan korrelaation mukaisesti kohdistettuina.

Malli- ja kuvasignaali PNS-yhteensovituksen mukaisesti kohdistettuina. Signaalit on vertaistettu skaalaamalla ja tasoa muuttamalla.

 

Kaksiulotteinen ristikorrelaatio. (Heipke, 1996)

Kuvafunktio kuvaikkunalle, jota siirretään koordinaattierojen xo ja yo verran. Muuttujat  xo ja yo ratkaistaan, suure n(x,y) on kohinaa.

Linearisoidut virheyhtälöt.


Normaaliyhtälöt.

Förstnerin operaattorin virhe-ellipsejä eri tilanteissa. (Heikkilä, 1989)

Liitospisteiden mittausohjelmia

1)      Alustus

·        Määritellään blokin geometria eli kuvaindeksi ja lähtöpisteet.

·        Määritellään kameran kalibrointitiedot.

·        Valitaan tasoitusmenetelmä: sädekimppukolmiointi mittakuville, muille DLT- tai polynomimalliin perustuva kolmiointi.

2)      Automaattinen liitospisteiden mittaus

·        Määritellään liitospistemalli eli liitospisteiden määrä ja sijainti kuvilla sekä liitospisteiden yhteensovituksessa käytettävä korrelaatioalgoritmi.

·        Automaattinen pisteenhaku tehdään toistavin havainnoin. Kullekin liitospistehavainnolle lasketaan yhteensovituksessa myös keskivirhe.

·        Automaattisen pisteenhaun ja yhteensovituksen jälkeen liitospisteiden mittaus voidaan tarkistaa visuaalisesti ja sitä voidaan täydentää interaktiivisesti. Myös yhteensovitus voidaan haluttaessa tehdä manuaalisesti kursorilla osoittaen. Tällöin kuvahavainnon keskivirhe on 0.5 pikseliä tai toistavista havainnoista laskettuna niiden keskihajonta.

·        Kun havainnot on tehty, blokki tasoitetaan, aluksi osablokein, lopuksi yhtenä. Tällä tavalla pyritään blokista eliminoimaan karkeat ja puolikarkeat virheet.

3)      Interaktiivinen lähtöpisteiden mittaus

·        Määritellään kunkin lähtöpisteen tyyppi (taso-, korkeus-, XYZ-piste, jne..) ja arvioidaan kunkin lähtöpisteen koordinaattien tarkkuus.

·        Kukin lähtöpiste havaitaan kuva kuvalta komparaattorimittauksena.

4)      Blokkitasoitus

·        Liitospisteiden havaitsemisen jälkeinen blokkitasoitus toistetaan.

·        Havaintojen tarkkuusarvoja käytetään blokkitasoituksen aikana painotettaessa yksittäisiä havaintoja toistensa suhteen. Myös lähtöpisteiden koordinaatit käsitellään havaintoina.

·        Laskennan jälkeen voidaan tulosta tarkastella pistekohtisesti. Samalla voidaan arvioida blokin ja lähtöpisteiden yhteensopivuutta, ja toistaa epävarmoiksi osittautuneita havaintoja.

·        Sen jälkeen, kun blokin tasoitus on hyväksytty, kuvaorientoinnit ja liitospisteiden koordinaatit dokumentoidaan.

Ilmakolmiointia työasemalla, Swissphoto Vermessung AG. (Kersten, 1999)

Ilmakolmiointijärjestelmiä. (Heipke, 1999)

http://www.ifp.uni-stuttgart.de/publications/phowo99/heipke.pdf

OEEPE:n koetyöt

Forssa. Blokki ja sen lähtöpisteet sekä uudet pisteet. (Jaakkola et al., 1996)

Forssa, painoyksikön keskivirheet tasoituksen jälkeen. (Jaakkola et al., 1996)

Forssa, kolmiointipisteiden jäännösvirheet XYZ-koordinaateissa, kun digitoinnin pikselikoko oli 15 µm. (Jaakkola et al., 1996)

Forssa, kolmiointipisteiden jäännösvirheet XYZ-koordinaateissa, kun digitoinnin pikselikoko oli 30 µm. (Jaakkola et al., 1996)

·         Remarks from OEEPE/ISPRS-test “Performance of tie-point extraction in automatic aerial triangulation”

o       All the commercial and many of the empirical systems were able to give good results.

o       Good quality by using

§         high redundancy,

§         good connections within and between the strips,

§         good tie point geometry and

§         robust block adjustment.

§         When these conditions are met, no remarkable differences in the quality results of different systems seem to exist.

o       Poor quality when using

§         a small number of tie points (<50) or

§         loose connections between the strips.

o       Accuracy

§         Pixel size 20-30 mm

·        Good conditions: s0 was 3-4 mm

·        Difficult conditions: s0 was 4-9 mm

o       Problems

§         In mountainous and forested terrain (some systems)

§         Sensitivity to initial values of exterior orientation and terrain (some systems)

§         Sensitivity to parameter settings

o       Julkaisuja

§         Christian Heipke, 1999. Automatic aerial triangulation: results of the OEEPE-ISPRS test and current developments, Photogrammetric Week '99, Wichmann, p. 177-191.

§         Christian Heipke, K. Eder, 1998. Performance of tie-point extraction in automatic aerial triangulation. OEEPE Official Publication 35. ISBN 3-88648-075-5

 

OEEPE:n koetyön tuloksia. Blokki Montserrat. Blokki oli kooltaan 3 x 3 kuvaa, kuvamittakaava on 1:15'000 ja kuvat on digitoitu 30 µm pikselikoolla. Blokkitasoituksen jälkeen verrattiin XYZ-koordinaatteja testipisteissä. Suureella  kuvataan tässä testipisteiden jäännösvirheitä kuvalla, RMS-arvoilla eroja koordinaateissa.  (Heipke, 1999)

Tuotantojärjestelmiä Suomessa

Julkaisuja

  1. ASPRS, Manual of Photogrammetry, Fifth Edition, 2004. Chapter 12: Automation and Digital Photogrammetric Workstations p. 949-981.
  2. Friedrich Ackermann, 1996. Some Considerations about Automatic Digital Aerial Triangulation,Application of Digital Photogrammetric Workstations, OEEPE, Official Publications No 33, IfAG, Frankfurt am Main 1996.
  3. Christian Heipke, 1999. Automatic aerial triangulation: results of the OEEPE-ISPRS test and current developments, in: Photogrammetric Week '99, Wichmann, p. 177-191.
  4. Christian Heipke, K. Eder, 1998. Performance of tie-point extraction in automatic aerial triangulation. OEEPE Official Publication 35. ISBN 3-88648-075-5
  5. Eija Honkavaara, 2000. Automatic tie point measurement: On properties of tie points, measurement methods and quality issues, Licentiate's Thesis, HUT, Espoo 2000
  6. Jaakkola J., Sarjakoski T., Experimental Test on Digital Aerial Triangulation, Application of Digital Photogrammetric Workstations, OEEPE, Official Publications No 33, IfAG, Frankfurt am Main 1996.
  7. Vesa Roivas, 1998.  Automaattinen ilmakolmiointi Maa-57.270 Fotogrammetrian, kuvatulkinnan ja kaukokartoituksen seminaari, Espoo 1998
  8. Mostafa Madani, 2001. Importance of Digital Photogrammetry for a complete GIS. 5th Global Spatial Data Infrastructure Conference, Cartagena, Columbia May 21-25, 2001 http://codazzi4.igac.gov.co/gsdi5/documentos/M_Madani.pdf
  9. Yandong Wang, Mostafa Madani, 2004. Automatic Detection of Shadow Points in Digital Images for Automatic Triangulation. In: Internation Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol XXXV, Part B3. http://www.isprs.org/istanbul2004/comm3/papers/247.pdf
  10. Tsingas, V., 1992. Automatisierung der Punktübertragung in der Aerotriangulation durch mehrfache digitale Zuordnung, DGK, Reihe C, Heft 392, München 1992.

Maa-57.220 Fotogrammetrinen kartoitus

Luento-ohjelma

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13