Maa-57.301 Fotogrammetrian yleiskurssi

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

(P. Rönnholm / H. Haggrén, 22.10.2003)

Luento 12: Kuvien oikaisu

AIHEITA

Oikaisu

Projektiivinen oikaisu


Projektiivinen kuvaus samakeskisille kuvatasoille. Koska jokainen kuvataso leikkaa saman sädekimpun, kuvien sisältö on kaikissa kuvissa täsmälleen sama. Projektiivinen kuvaus on suoraviivainen eli suorat säilyvät suorina.

Kaksiulotteinen projektiivinen muunnos. Muunnoksessa on  kahdeksan muuttujaa a, b, c, d, e, f, g ja h, joilla kuvien koordinaatistot voidaan muuntaa toisiinsa. Koska jokainen kuvilta havaittu vastinpistepari (xy, XY)  tuottaa tällaisen yhtälöparin, muunnos voidaan ratkaista neljän pisteen avulla.

Samankeskisten viistokuvan ja nadirikuvan välillä vallitsee projektiivinen vastaavuus.

Oikaisukoje Zeiss SEG-V. Ennen stereokartoitusta ilmakuvauksen kartoitussovellukset perustuivat oikaistujen kuvien käyttöön. Kuvat oikaistaan nadirikuviksi joko tunnetuilla kallistuskulmilla tai neljällä tunnetulla pisteellä. Neljän pisteen menetelmässä kartan oikaisupisteet piirretään projektiotasolle ja kuva vedostetaan pöytää kallistamalla tähän  projektioon.


 Scheimpflug, 1910-20.

Esimerkkejä projektiivisen oikaisun sovelluksista

Julkisivumittaus. Esimerkki kuvan projektiivisesta oikaisusta kohteesta havaittuun tasoon, tässä tapauksessa julkisivun tasoon.  Pisteiden 105, 125, 305 ja 325 koordinaatit tunnetaan kohteella ja niiden kuvakoordinaatit havaitaan. Oikaisun jälkeen lasketaan pisteen 120 kohdekoordinaatit seinätasossa.

Kohdekoordinaatisto.

Havaitut kuvakoordinaatit ja tunnetut kohdekoordinaatit. Koska oikaisu tehdään seinätasoon, muunnoskertoimien laskemiseen käytetään vain X- ja Y-koordinaatteja.

Oikaisukaavat.

Havaintoyhtälöt.

 Havaintoyhtälöiden kertoimet.

Muunnoskertoimien ratkaisu ja uuden pisteen koordinaatit.

Oikaistu kuva.

Tasomaisen pinnan kartoitus. Tehtävänä on piirtää arkeologisen kaivauskohteen lattia ortogonaaliprojektiossa. Kohde on kuvattu ja siihen on merkitty ja mitattu sinisinä pisteinä näkyvä 2-D ruudukko. Kuvat oikaistaan ruudukon koordinaatistoon.

Oikaisun tulos. Kuva on lattian osalta projektiivisesti oikaistu ja voidaan piirtää. Kartan geometria on likimääräinen, koska lattia oletetaan tasomaiseksi. Mikäli lattian topografia  mitattaisiin, se tehtäisiin stereokartoituksena. Kuopan reunojen osalta "kartta" ei pidä lainkaan paikkaansa.

Samakeskisen kuvasekvenssin mosaikointi sulkeutuvaksi horisonttikuvaksi. Kuvat sisältyvät kuvasekvenssiin, joka on kuvattu videokameralla siten, että kameraa on kierretty jalustalla horisontin suuntaan 360 astetta. Kuvat liitetään toisiinsa oikaisemalla. Oikaisun muuttujat ratkaistaan kuvien yhteiseltä peittoalueelta tehdyillä havainnoilla. (Petteri Pöntinen, 1997).

Samakeskiset kuvat oikaistaan ensin yhteiselle kuvatasolle. Tässä oikaisutasona on keskimmäinen kuva. Oikaisu voidaan tehdä neljän pisteen menetelmän sijaan myös kuvien orientointitiedoilla.

Koska täyttä 360 asteen kuvasekvenssiä ei voi oikaista yhdelle tasolle, kuva projisioidaan lieriöpinnalle. Lieriö valitaan siten, että sen akseli kulkee kameran kuvanottopisteen kautta.

Sulkeutuva kuvasekvenssi. Kuva muodostaa horisontin suunnassa sulkeutuvan yhtenäisen kuvan. Alkuperäisen kuvan xy-koordinaatisto on samalla muunnettu vaaka- ja pystykulmiksi. (Petteri Pöntinen, 1997).


Kuvaparin oikaisu normaaliasentoiseksi stereokuvapariksi. Kaksi kuvaa, joiden sisäistä orientointia ei tunneta, voidaan oikaista normaaliasentoiseksi stereokuvapariksi projektiivisia muunnoksia käyttäen. Kumpikin kuva oikaistaan stereokuvatasolle ehdolla, että uuden kuvaparin y-koordinaatit muuntuvat yhtäsuuriksi. Tällöin pystyparallaksi poistuu. Oikaisu vastaa kuvaparin keskinäistä orientointia. (Ilkka Niini, 1990).

     

Kuvapari oikaistuna. Kuvapari on alunperin kuvattu konvergentisti. Oikaistu kuvapari vastaa normaaliasentoista stereokuvaparia, jossa 3-D mittaukset tehdään parallaksimittauksina. Koska keskinäinen orientointi on tehty tuntematta kuvien sisäistä orientointia, stereomalli on projektiivisesti vääristynyt ja mallin absoluuttinen orientointi suorakulmaiseen koordinaatistoon edellyttää 3-D projektiivisen muunnoksen käyttämistä. Muunnoksessa on 15 muuttujaa, jotka ovat 3 siirtoa, 3 x 3 kiertoa ja 3 mittakaavaa, joten siihen tarvitaan vähintäin viisi 3-D tukipistettä. Alkuperäiset kuvat: Laszlo Ladi. Oikaistut kuvat: Ilkka Niini, 1999.

Ortokuvaus

Ilmakuva ja ortokuva.

Digitaalisen ortokuvan näytteenotto. Ortokuva tuotetaan pisteittäin karttaprojektioon XY ja kunkin pisteen sävyarvot kerätään ilmakuvalta. Koska ilmakuva esittää maastoa keskusprojektiossa, pisteen korkeus Z on ensin laskettava maastomallilta. Tämän jälkeen lasketaan pisteen kuvakoordinaatit xy kuvan orientointitietojen mukaan.

Ilmakuva digitoidaan kuvakoordinaatistossa eivätkä digitointipisteet sellaisenaan vastaa ortokuvan pisteitä. Ortokuvan sävyarvoksi voidaan ottaa lähimmän pikselin sävyarvo, mutta yleensä se lasketaan interpoloimalla useammista lähipisteistä. Bilineaarisessa interpoloinnissa sävyarvo lasketaan neljän pisteen naapurustosta. Menetelmä hieman pehmentää kuvaa. Muitakin interpolointimenetelmiä on olemassa.

Analyyttinen ortokuvaus

Ortokuva ja stereo-ortokuva


Ortokuva ja sen stereopari.

Stereo-ortokuvan stereotulkinta.


Maa-57.301 Fotogrammetrian yleiskurssi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13