Maa-57.301 Fotogrammetrian yleiskurssi

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

(P. Rönnholm / H. Haggrén, 20.9.2005)

Luento 3: Kuvahavainnot

Mitä pitäsi oppia?

AIHEITA

Kuvakoordinaatit

Komparaattorikoordinaatit

Kamerakoordinaatit


SMK 40a, c = 60.64 mm
 
x [mm]
y [mm]
1
0.000
47.996
2
37.995
0.000
3
0.000
-47.996
4
-37.988
0.000

 
SMK 40a, c = 60.65 mm
 
x [mm]
y [mm]
1
-0.001
47.992
2
37.995
0.001
3
0.001
-48.003
4
-37.990
-0.001

Vakioreunamerkit, SMK 40.

Sisäinen orientointi


Kuvakoordinaatiston siirtäminen pääpisteeseen.

<=>

Kuvakoordinaatiston kiertäminen pääpisteen ympäri. Kuvakierto tässä tapauksessa tapahtuu vastapäivään (vrt. 3D kierrot "kiertomatriisin johto" -harjoituksessa). Huomaa, että kuvassa kierto on tehty myötäpäivään. Kuvaan on merkitty kierroksi negattiivinen alfa-kierto, jotta kuva vastaisi esitettyjä yhtälöitä.

Kuvakoordinaatiston kiertokulman laskeminen.

<=>

Kaava tunnetaan nimellä affiini muunnos. Kiertoelementit a11, a12, a21, a22 eivät toteuta ortogonaalisuusehtoa eli eivät ole välttämättä suorakulmaisia, joten ne sallivat eri mittakaavan koordinaattiakseleille. Myös akselien välinen kulma voi olla eri kuin 90 astetta. Seuraavassa nämä ovat kirjoitettuna auki:

<=> 

 Sisäisen orientoinnin 6-parametriset havaintoyhtälöt. Nämäkin yhtälöt pätevät vain vastapäivään tapahtuvalle kierrolle. Alemmassa muuttujat on esitetty niiden fysikaalisessa muodossa: Pääpisteen korjaukset x0 ja y0, mittakaavakorjaukset mx' ja my', sekä koordinaatiston kierto alfax' ja poikkeama suorakulmaisuudesta alfay'.
 

Sisäisen orientoinnin 6-parametristen muuttujien purkaminen fysikaalisiksi suureiksi: mittakavaat ja koordinaatiston kierrot.

Esimerkki: Kuutio-2001


 


  Kierto
 


Alkuperäisen kuvakoordinaatiston akselien skaalaus
 

Esimerkki: Kuvan kierto ja skaalaus

Tavoite: kiertää kuva ja muuttaa kuvan mittasuhteet oikeiksi.

Tapa 1: ensin kierto ja sitten skaalaus?


Alkuperäisen kuvan leveys ei vastaa todellisuutta. x'-akseli on lyhentynyt ja kuva on liian kapea.


Kierto. Kiertyneessä kuvassa alkuperäinen koordinaatisto on suorakulmainen.


Kiertyneen kuvan skaalaus. Alkuperäisen kuvan koordinaatisto ei ole enää suorakulmainen. Johtopäätös: näin ei voi tehdä!


Tapa 2: skaalaus ja kierto


x'-akseli on skaalattu oikean kokoiseksi. Kuva on aluksi käänneetty tarkasti oikean suuntaiseksi koordinaattiakseleihin nähden.


Kuva voidaan nyt kiertää.  Kuvan  sisäinen koordinaatisto säilyy suorakulmaisena ja  mittasuhteet ovat oikein. Johtopäätös: näin saa ja pitää toimia!

Sisäisen orientoinnin laajentaminen

Kollineaarisuusehto

Kuvavektori kamerasta kohteeseen.

Kuvavektori kamerakoordinaatistossa.

Stereokuvauksen yleinen tapaus ja erityisesti silloin, kun on kyse kuvablokista. 3D pisteen laskeminen kuvahavainnosta.

3D pisteestä kameran projektiokeskukseen vedetyn säteen ja kuvatason leikkauspiste (kuvapiste).


Ulkoinen orientointi

Keskinäisesti (vasen kuva) ja ulkoisesti (oikea kuva) orientoidut kuvat

Stereomalli voidaan muodostaa ilman lähtöpisteitä tai muuta näkyvää ulkoista koordinaatistoa (keskinäinen orientointi). Kuvaparin mallikoordinaatistoksi valittiin parallaksihavaintoja tehtäessä vasemman kuvan kamerakoordinaatisto. Keskinäinen orientointi perustui pystyparallaksin havaitsemiseen ja sen järjestelmälliseen poistamiseen kuvien välisin x-, y- ja z-suuntaisin siirroin sekä omega-, fii- ja kappa-kierroin. Usean kuvan kuvablokeissa orientoinnit ratkaistaan alkuun  kuvapareittain keskinäisinä orientointeina (kuvaliitosorientointi), kunnes ulkoinen kohdekoordinaatisto näkyy kuvaparien yhteisellä peittoalueella. mutta ratkaisun edistyessä siirrytään kuvien ulkoisiin orientointeihin. Vähimmäisedellytys yhteisen mallikoordinaatiston muuntamiseen yhteiseen kohdekoordinaatistoon on kolmen lähtöpisteen havainnot kummassakin koordinaatistossa.

Ulkoinen orientointi ja kollineaarisuusehto.


Omega-, fii-, kappa-kierrot voidaan korvata "azimuth, tilt, swing" kierroilla (alfa, nyy, kappa). Nämä toimivat usein "loogisemmin" viisto- ja vaakakuvausten kanssa.

Roll, pitch, yaw. Lentotekniikassa koordinatisto määritetään suureilla roll, pitch ja yaw. Kun tämä koordinaatisto kierretään 180° X-akselinsa ympäri, päästään fotogrammetriseen koordinaatistoon. (NASA, 2001; http://history.nasa.gov/SP-367/appendc.htm)

Kameran vertaaminen teodoliittiin

Kirjallisuutta



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