Maa-57.300 Fotogrammetrian perusteet

Luento-ohjelma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

(Henrik Haggrén, 12.3.2002)

Luento 10: Keskinäinen orientointi

AIHEITA

Kun stereomallia tulkitaan stereokartoituskojeella, avaruusohjaus perustuu siihen, että kuvapari on keskinäisesti orientoitu. Keskinäinen orientointi tehdään sisäisesti orientoiduille kuville. Orientoinnilla haetaan kuville niiden alkuperäinen kuvaushetkeä vastaava keskinäinen asema. Orientointiin käytetään kummankin kuvan siirto- ja kiertoliikkeitä yhteisessä mallikoordinaatistossa. Orientointi ratkaistaan havaitsemalla pystyparallaksia stereomallin projektiotasolla ja poistamalla sitä systemaattisesti kuvien projektiota muuttaen (kokeellinen keskinäinen orientointi). Kuvien orientointiliikkeet voidaan myös laskea havaituista pystyparallakseista (laskennallinen keskinäinen orientointi).

Keskinäinen orientointi tehdään joko kuvaliitosorientointina tai riippumattoman kuvaparin orientointina. Riippumattomien kuvaparien tapauksessa orientointi tehdään kummankin kuvan orientointiliikkeillä. Kuvaliitosorientoinnissa käytetään orientointiin vain toisen kuvan orientointiliikkeitä. Tämä tulee kyseeseen esimerkiksi kuvasarjassa, jossa uusi kuva orientoidaan suoraan muiden kuvien yhteiseen mallikoordinaatistoon.

Stereomalli

Stereomalli muodostuu, kun kuvat projisioidaan uudestaan kohdetilaan. Sekä vasemmalta että oikealta kuvalta projisioidut vastinvalonsäteet leikkaavat toisensa stereomallin pinnassa. Mallin pinta noudattaa muodoiltaan alkuperäisen kohteen pintaa. Stereomallin mittaamisen edellytyksenä on, että vastinsäteet leikkaavat tarkasti. Tämä on mahdollista vain, jos sädekimput ovat oikean muotoiset (sisäinen orientointi) ja jos kuvien keskinäinen asento on sama kuin se oli kuvaushetkellä (keskinäinen orientointi).

Keskinäinen orientointi edellyttää stereokartoituskojetta, jossa kuvat oikaistaan (kiertokulmat kappa, phi, omega). Kuvien oikaisu voidaan toteuttaa analogisesti kuten tässä (analogiset stereokartoituskojeet), analyyttisesti eli laskemalla (analyyttiset stereokartoituskojeet), tai digitaalisesti eli näytteistämällä kuvat uudestaan (digitaaliset stereokartoituskojeet). Kuvakannan B pituus määrittää mallikoordinaatiston XYZ mittakaavan eikä vaikuta keskinäisen orientoinnin kiertokulmiin.

Kun keskinäisesti orientoitu kuvapari projisioidaan tarkastelutasolle, vastipisteet eroavat toisistaan ainoastaan tarkastelukannan suunnassa (horisontaali- eli vaakaparallaksi). Parallaksi näkyy tässä anaglyfikuvaparissa punaisen ja vihreän kuvan välisenä yhdensuuntaissiirtymänä ja muuttuu stereotarkastelun yhteydessä etäisyyshavainnoksi. Anaglyfilasein tarkasteltaessa kuvaparin vastinvalosäteet leikkaavat toisensa joko tarkastelutason ylä- tai alapuolella. Kuvista on poistettu optiikan piirtovirheet. (Kuvat: Petteri Pöntinen, 1999).

 Normaalitapauksen mukaisessa stereokuvauksessa kuvien oikaisutarve on vähäinen. Näissä konvergenttikuvissa tilanne on päinvastoin. Kuvia ei voi edes tarkastella stereoskooppisesti ilman oikaisua.

Konvergentin kuvaparin parallaksit.

Parallaksi jaettuna  vaaka- ja pystyparallaksiksi. Keskinäinen orientointi perustuu pystyparallaksin havaitsemiseen vähintään viidessä pisteessä. Orientointisuureet ratkaistaan laskemalla tai kokeellisesti.

Oikaisu vaikuttaa myös vaakaparallaksiin.  Vaakaparallaksin vakio-osa ei vaikuta kohteen muotoon, mutta siirtää kohteen tarkasteluetäisyyttä projektiotason suhteen.

Oikaistu kuvapari vastaa stereokuvauksen normaalitapauksen mukaista kuvausta. Kuvat projisioidaan samalle tasolle ja lisäksi vaaditaan, että vastinpisteiden yhdyssuorat tulevat yhdensuuntaisiksi.
 

 Kuvaparin projektiivinen oikaisu. Konvergentin kuvaparin kuvat on ensin digitoitu ja sen jälkeen oikaistu projektiivisesti stereokuvauksen normaalitapausta vastaavaksi kuvapariksi (Kuvat: Petteri Pöntinen, 1999).

 Kuvapari anaglyfikuvana. Stereotarkastelu on mahdollista, mutta hankalaa, koska kuvaparin kantasuhde on huomattavan suuri: 2,3 (18 m : 7 m).  Toisaalta tällaisen stereomallin mittaustarkkuus on hyvä myös kuvaussuunnassa.


Kuvan orientointiliikkeiden projektiot

Laskennallinen keskinäinen orientointi


 

  Pystyparallaksi kuvaparilla.


Esimerkki: Riippumattoman kuvaparin keskinäinen orientointi


Esimerkki: Kuvaliitosorientointi


Maa-57.300 Fotogrammetrian perusteet
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13