Stereokuvauksen suunnittelu
karttalehtijaon mukaan.
2-D peruskartta 1 : 20'000
korkeuskäyrin (Maanmittauslaitos).
Keskusprojektio ja kartta.

3-D pintamalli (K. Koistinen, Finnish Jabal Haroun Project 1998).

Viistoilmakuvaus (Lentokuva Vallas Oy).

Videokuvaus (P. Pöntinen, Finnish Jabal Haroun Project 1998).

Parallaksimittaus.

Stereomittaus ilmakuvaparilta.

Parallaksikaavat etäisyyden laskemiseen ja siihen vaikuttavan
havaintoepävarmuuden
arvioimiseen.

Parallaksikaavat tasokoordinaateille.
Tarkkuuden parantaminen kuvausgeometriaa
muuttamalla
- Kuvamittauksen tarkkuutta arvioidaan likimäärin
parallaksikaavoista.
- Kuvamittauksen tarkkuutta voidaan parantaa sopivalla
kuvausgeometrialla.
Kuvausgeometria suunnitellaan kuitenkin aina mittaustehtävän
mukaan, ja vain hyvin harvoin on tarpeen käyttää
hyväksi
kaikki seuraavassa luetellut mahdollisuudet.
- Kuvausgeometria on hyvä, kun
- kantasuhde on suurempi kuin 1 : 1,
- kuvaamiseen käytetään mahdollisimman suurta
polttoväliä
ja kuvakokoa,
- kuvia otetaan useasta suunnasta ja eri puolilta kohdetta (konvergenttikuvaus),
- mittauspisteet havaitaan kuvilta mahdollisimman tarkasti,
- kuvilta tehdyt mittaushavainnot toistetaan tai samasta paikasta
otetaan
useampia kuvia.
- Kuvatulkinnan kannalta on hyvä, jos toistetut kuvat otetaan
pienellä
kantasuhteella, esimerkiksi luokkaa 1 : 10 ... 20, koska
tällöin
tulkinta voidaan tehdä stereoskooppisesti (stereokuvaus).
Etäisyysmittauksen tarkkuus paranee kuvakantaa suurentamalla (stereokuvaus).
Kuvakantaa voi kuitenkin suurentaa vain kuvakulman sallimissa
puitteissa.

Pistehavainnon jokaisen koordinaatin tarkkuus paranee kuvahavainnon
tarkkuuden parantuessa. Kuvahavaintoa voi parantaa esimerkiksi kuvan
erotuskykyä
parantamalla tai lisäämällä havaittujen kuvien
lukumäärää.

Kuvan erotuskykyä voi lisätä myös
käyttämällä
kuvaukseen pidempipolttovälistä optiikkaa.

Pidemmällä polttovälillä kuvakulma kapenee. Jos
mittaustarkkuutta tällöin parannetaan kuvakantaa
pidentämällä,
kameraa on käännettävä (konvergenttikuvaus).
Konvergenttikuvauksella saadaan virhekuviota pyöristettyä eli
mittaustarkkuus tasoittuu eri koordinaattisuuntien kesken.
Stereokuvaus
- Stereokuvauksessa kuvausakselit ovat yhdensuuntaiset ja
kohtisuorassa
kuvakantaan
nähden (myös: normaalikuvaus).
- Stereokuvauksen tärkein merkitys on siinä, että se
mahdollistaa
kuvien käytön kohteen stereoskooppiseen tulkintaan ja
visualisointiin.
- Koska kuvausakseleita ei voi kääntää kohteen
suuntaan,
kohde kuvautuu vain osalle kuvaa, sitä pienemmälle osalle,
mitä
pidempi kuvauskanta on.
- Mittaustarkkuus on yleisesti ottaen hyvä.
Etäisyyshavaintojen
osalta on huomattava, että epätarkkuus kasvaa etäisyyden
neliön suhteessa. Stereomittauksen kannalta kelvollisena
mittausetäisyyden
rajana voidaan pitää kantasuhdetta (B/Z) luokkaa 1 : 10...20.

Stereokuvaus.

Stereokuvapari.
- Harjoitus
- stereokuvaus
- stereomallin kokonaisplastiikka
Konvergenttikuvaus
- Konvergenttikuvauksessa kuvausakselit suunnataan kohteeseen.
Tällöin
kuvausakselien sanotaan konvergoivan.
- Stereotulkinta on mahdollista vain, mikäli kuvat oikaistaan
jälkikäteen
normaalitapauksen mukaisiksi (epipolaarioikaisu). Suuri kantasuhde
vaikeuttaa
kuitenkin stereotulkintaa, koska kuvasisältö muuttuu
sitä
enemmän mitä kauempaa toisistaan kuvat otetaan.
- Konvergenttikuvauksissa koko kuva-ala voidaan
hyödyntää
hyvin, koska mittauskohde voi täyttää koko kuvan.
- Konvergenttikuvilta mitattujen kohdekoordinaattien tarkkuus on
erittäin
hyvä.

Konvergenttikuvaus.

Konvergentti kuvapari.
Stereomittaus
- Stereomittaus
- Stereomittaus perustuu stereokuvaukseen. Kuvaus
tehdään joko
kiinteäkantaisella ns. stereokameralla tai yhdellä kameralla,
mutta kahdesta asemasta.
- Stereomittaus perustuu kohteen tulkitsemiseen kuvilta eli
käytännössä
usein kuvauksen jälkeen. Sen takia kaikki tulkinnan kannalta
olellinen
sellainen tieto, joka ei kuvilla tule näkymään,
esimerkkinä
lähtöpisteet, on näkyvöitettävä ennen
kuvausta.
Osa tulkinnasta voidaan tehdä kohteella kuvauksen jälkeen ja
merkitään esimerkiksi kuvista tehdyille kopioille.
- Stereomittaus edellyttää stereomittauskojetta, jolla
stereomalli
muodostetaan ja orientoidaan mittauskoordinaatistoon. Mallin mittaus on
jatkuvaa eli mallikoordinaatit lasketaan 'on line' ja kojeen
mittamerkin
liikkeitä voidaan ohjata numeerisesti 3-D koordinaatein.
- Malli digitoidaan stereotulkinnan perusteella. Mittaus voi olla
valikoivaa,
eli
stereo-operatööri digitoi näkemänsä
perusteella
vain ne pisteet ja piirteet, jotka parhaiten kuvaavat kartoitettavaa
kohdetta.
Automaattisia työasemia käytettäessä yhä
suurempi
osa stereomittauksesta tehdään myös sokeasti
("bulkkina"),
jolloin näyttenotto perustuu pistetiheyteen tai vastaavaan
kriteeriin.
Tällöin näkemän tulkinta tehdään
laskennallisin
menetelmin.
- Kaksi kuvaa per stereomalli per yksityiskohta.
- Mittaustarkkuus hyvä.
Stereomittauksen työvaiheet.

Ilmakuvilta digitoitu vuoren pintamalli.

Profiloitu soranäyte.
Yksin pistein mittaus
- Tulkinta ennen kuvausta
- Konvergenttikuvaus => monotulkinta
- Kaksi tai useampi kuva per yksityiskohta
- Kuvakoordinaattihavainnot
- Mallikoordinaatit lasketaan 'off line'
- Soveltuu yksin pistein kolmiointiin ja mittaamiseen
- Mittaustarkkuus erinomainen

Yksin pistein mittauksen työvaiheet.

Lentokoneen deformaatiomittaus symmetriapisteistä.

Hawk.
Yksikuvamittaus
- Yksikuvamittaus on kohteen mittausta yhdeltä kuvalta.
- Yhdeltä kuvalta voi kohteen muodon mitata vain
kaksiulotteisesti,
2-D koordinaatteina ja kuvan perspektiivistä. Kolmiulotteinen
mittaaminen
yhdeltä kuvalta edellyttää etukäteistietoa kohteen
muodosta, kuten
- kohde on taso,
- kohde muodostuu tasoista, ja tasot ovat kohtisuorassa toisiaan
vastaan,
- kohteen korkeusmalli on mitattu aiemmin,
- kohde muodostaa pyörähdyspinnan jonkun
symmetria-akselin
ympäri,
jne.
- Yksinkertaisimmillaan yksikuvamittaus soveltuu tasomaisille
kohteille.
Tällöin kuva voidaan oikaista suoraan kohteen
päätason
julkisivukuvaksi ja tulkita tämän tason osalta. Ne osat
kuvalla,
jotka eivät sijaitse tällä tasolla, kuvautuvat
väärin.
- Jos kohteen pinnanmuoto tunnetaan, kuva voidaan oikaista
kohtisuoraksi
julkisivukuvaksi. Oikaistu kuva voidaan tulostaa myös muissa
projektioissa.
- Jos kohteen pinnanmuotoa ei tunneta, muoto voidaan mitata
kaksiulotteisina
profiileina. Mittaus edellyttää profiilien
näkyvöittämistä
esimerkiksi valaisemalla kohdetta yhdensuuntaisin tasoin.
Yksittäisen
profiilin muoto tulkitaan oikaistulta kuvalta.
- Yksikuvamittauksen mittaustarkkuus on hyvä.
- Käyttö:
- kaukokartoitus satelliittikuvilta
- ortokuvat karttojen ajantasaistuksessa
- projektiivisesti oikaistut tasokuvat
- 3-D videoprofilointi
- Kuvia

Yksikuvamittauksen periaate, kamera ja juovalaser.

Yksikuvamittauksen periaate, esimerkkikuva.

Yksikuvamittauksen periaate, fysikaalinen malli vs. projektiivinen
malli.

Pöytäskanneri.

3-D skanneri.
Monikuvamittaus
- Kohteen mittausta kuvaparilta tai kuvablokissa
- Soveltuu kolmiulotteisille kohteille (myös tasoille)
- Mittaustarkkuus hyvästä erinomaiseen
- Käyttö:
- ilmakolmiointi
- stereokartoitus
- 3-D videodigitointi
- on line-tuotannonohjaus

Monikuvamittauksen periaate, yksi kamera,
monta kuvaa.

Monikuvamittauksen periaate, monta
kameraa, monta kuvaa.