Tuula Hannonen
TKK Kuvamittaus -ohjelman käyttöohje

SISÄLLYSLUETTELO

1. Taustaa
2. Ohelmaversion toiminnot
2.1 Käyttöliittymä
2.1.1 Project-menu
2.1.2 Data-menu
2.1.3 Kuvaikkunan toiminnot
2.2 Kuvaparin oikaisu stereokuvauksen normaalitapauksen mukaiseksi
Viitteet


1. Taustaa

Tkk Kuvamittaus -ohjelma on kehitetty Teknillisen korkeakoulun rakennus- ja maanmittaustekniikan osaston fotogrammetrian laboratoriossa. Ohjelma on tarkoitettu digitaalisten kuvien mittaukseen. Ohjelma ei ole valmis, vaan sitä kehitetään tutkimuksen yhteydessä ja tutkimuksen tarpeiden mukaisesti.

2. Ohjelmaversion toiminnot

Ohjelmalla voidaan mitata pisteitä digitaalisilta kuvilta. Käytettävässä versiossa kuvien tulee olla raaka-data -muodossa. Vasen ja oikea kuva tulee olla samassa tiedostossa siten, että vasen kuva on ensin. Käsiteltävältä stereokuvaparilta voidaan mitata kuvakoordinaatteja.

Mitattujen vastinpisteiden kuvakoordinaattien avulla kuvien keskinäinen orientointi voidaan ratkaista oikaisemalla kuvat stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisiksi samalle tasolle. Stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisilla kuvilla sydänsuorat ovat samansuuntaiset. Vastinpisteet löytyvät siten vasemmalta ja oikealta kuvalta samalta riviltä.

Stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisilta kuvilta voidaan mitata vastinpisteiden kuvakoordinaatteja. Kuvakoordinaatit muunnetaan vasemman kuvan projektiokeskukseen sijoitettuun mallikoordinaatistoon parallaksikaavoilla. Mallikoordinaatit voidaan muuntaa kohdekoordinaatistoon tunnettujen pisteiden avulla.

Kuvien keskinäinen orientointi oikaisemalla kuvat stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisiksi on käsitelty tarkemmin Ilkka Niinin diplomityössä (Niini, 1990). Kuvien mittaustapahtumaa on käsitelty Saara Mattilan erikoistyössä (Mattila, 1996).

2.1 Käyttöliittymä

Tkk Kuvamittaus -ohjelman käyttöliittymä on kuvassa 1. Käytettäviä toimintoja on Project-menussa ja Data-menussa sekä kuvaikkunassa (Map) olevat toiminnot. Kuvaikkuna tulee näytölle, kun olet valinnut kuvan.

Kuva 1. TKK Kuvamittaus -ohjelman käyttöliittymä.

2.1.1 Project-menu
Project-menussa on toimintoja, joilla jokin tietty projekti voidaan avata ja tallentaa. Tässä versiossa kuitenkin vain Exit-toiminto toimii.
2.1.2 Data-menu
Data-menussa toimii vain Import-alimenu. Import-menussa toimii Calibration data ja Image.

Calibration data -toiminnosta voit valita pistetiedoston, jonka avulla haluat suorittaa keskinäisen orientoinnin eli kuvien oikaisun stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisiksi.

Image-toiminnolla voit valita käytettävän kuvaparin.

2.1.3 Kuvaikkunan toiminnot
Stereo-mono -nappulasta voit valita, onko näytöllä stereokuvaparin molemmat kuvat vai vain vasen kuva. Ohjelmalla voi siis periaatteessa mitata vain yhdeltä kuvalta koordinaatteja. Valitse kuitenkin stereo, niin ohjelma toimii paremmin.

Measuring: Dependent/Independent -nappulasta voit valita, onko kuvien y-koordinaatin suuntainen siirto lukittu vai ei. Kun mittaat oikaisua varten pisteitä, kuvien y-suuntainen siirto ei voi olla lukittuna. Jos taas mittaat oikaistuilta kuvilta vastinpisteitä, pidä y-koordinaatin suuntainen siirto lukittuna. Huomaa, että jos siirrät toista kuvaa y-koordinaatin suunnassa, ohjelmassa ei ole toimintoa, jolla saat kuvat alkuperäiseen tilanteeseen (eli vasemman kuvan ensimmäinen rivi samalle kohdalle kuin oikean kuvan ensimmäinen rivi).

Measure: on/off -nappulasta saat mittausvalikon. Mittausvalikossa on data-tyyppi, elementin numero, pisteiden numeroinnin valinta (manuaalinen pisteiden numerointi tai automaattinen pisteiden numerointi), vasemmman ja oikean kuvan koordinaatit. Huomaa kuitenkin, että

Transformation-nappulasta voit käynnistää keskinäisen orientoinnin eli kuvien oikaisun stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisiksi, kun olet mitannut vähintään kahdeksan vastinpisteen koordinaatit.

Huom! Saat kuvaikkunan oikean laidan näkyviin siirtämällä kuvaikkunaa hiirellä yläpalkista tai ``scrollaamalla'' alalaidassa olevalla palkilla.

Huom! Oikeanpuoleinen kuva ei mahdu kokonaan kuvaikkunaan. Voit siirtää hiirellä kuvien keskellä olevaa palkkia. Tällöin saat oikeanpuoleisen kuvan näkyviin, mutta vasemmanpuoleinen kuva ei taas näy kokonaan. Vaikka kuvat eivät näy näytöllä, voit tarkastella niitä ja suorittaa mittauksen zoom-ikkunan avulla. Saat siirrettyä kuvien välissä olevaa palkkia painamalla hiiren vasemmanpuoleisen nappulan alas ja siirtämällä hiirtä. Siirtäessäsi palkkia pidä hiiren nappula alhaalla.

Zoom-ikkunassa näet vasemman ja oikean kuvan mittamerkin ympäristön. Zoom-ikkuna on aktiivinen vasta, kun yläpalkki on värillinen ja kun zoomilla on arvo. Mitatessasi pisteitä suurenna alue käyttäen joko nuolinäppäimiä tai ikkunassa olevaa palkkia. Huom! palkki on kuitenkin joskus arvaamaton.

2.2 Kuvaparin oikaisu stereokuvauksen normaalipauksen mukaiseksi

  1. Talleta esimmäiseksi kameran kalibrointitiedosto param-nimiseen tiedostoon samaan hakemistoon, kuin missä käsittelemäsi kuvat ovat. param-tiedostossa on ensimmäisellä rivillä vasemman kameran pääpisteen x-koordinaatti, y-koordinaatti, affiinisuutta kuvaava parametri, radiaalisen piirtovirheen parametri ja kameravakion arvo. Pääpisteen koordinaattien arvot ovat pikselikoordinaatteina (origo on kuvan vasemmassa alanurkassa). Toisella rivillä on oikean kameran pääpisteen x-koordinaatti, y-koordinaatti, affiinisuutta kuvaava parametri, radiaalisen piirtovirheen parametri ja kameravakion arvo. Arvot on eroteltu välilyönnillä. Kaikki tiedostot, jotka ohjelma tuottaa, menevät aina käsiteltävän kuvatiedoston hakemistoon.
  2. Käynnistä ohjelma mittausohjelman ikonista.
  3. Valitse Data-menusta Image.
  4. Valitse tiedosto, johon on talletettu stereokuvapari raaka-datana. Vasen kuva tulee olla talletettuna ensin ja oikea kuva tämän jälkeen samassa tiedostossa. Kuvien tulee olla saman kokoisia.
  5. Näytölle ilmestyy valikko, johon tulee merkitä kuvan leveys eli sarakkeiden määrä, kuvan korkeus eli rivien määrä, tallennusmuoto (valitse kanavittain) ja määritys, onko kuva oikaistu vai oikaisematon. Jos sinulla on käytössä alkuperäiset kuvat valitse kohta oikaisematon.
  6. Tämän jälkeen kuvat ilmestyvät näytölle.
  7. Mittaa kuvaparilta vähintään kahdeksan vastinpisteen kuvakoordinaatit. Vastinpisteiden tulee olla selvästi erottuvia kohtia, jotka näkyvät molemmilla kuvilla. Vastinpisteet eivät saa sijaita tasossa.

    Vastinpisteiden mittaus

    Mittaukset menevät kuvatiedosto .obs nimiseen tiedostoon. Jos olet mitannut aikaisemmin saman kuvaparin oikaisua varten pisteitä, uudet mittaukset menevät samaan tiedostoon. Muista siis aina ennen oikaisua poistaa vanhat mittaukset tiedostosta. Jos haluat säilyttää vanhat havainnot, tallenna ne ennen poistamista toisen nimiseen tiedostoon (esim. vanha .obs). Jos haluat oikaista kuvan vanhojen mittausten avulla, voit valita .obs-päätteisen pistetiedoston Data-menun alta Import Calibration data-toiminnolla. Tällöin sinun ei tarvitse mitata uusia pisteitä.

  8. Kun olet mitannut riittävästi vastinpisteitä valitse nappula Transformation. Nappula sijaitsee kuvaikkunan vasemmassa laidassa neljäntenä. Ohjelma laskee aikansa ja oikaisee kuvat. Oikaistut kuvat tallentuu tiedostoon kuvatiedosto.rec. Jos olet oikaissut kuvaparin aikaisemmin ja haluat säilyttää myös vanhan oikaisun, talleta vanha oikaistukuvapari uudella nimellä (esim. vanha.rec).

    Oikaisun tuloksena saat myös kuvatiedosto .par-nimisen tiedoston. Kyseisessä tiedostossa on oikaistujen kuvien pääpisteiden paikat ja uusi kameravakio. Arvoja tarvitaan, kun oikaistuilta kuvilta mitattujen vastinpisteiden koordinaatit muunnetaan mallikoordinaatistoon. Älä siis hävitä tiedostoa. Jos kuvapari on oikaistu aikaisemmin ja haluat käyttää myös edellisen oikaisun tuloksena syntynyttä kuvaparia, talleta myös par-loppuinen tiedosto uudella nimellä (esim. vanha.par).

    Huom! Jos kuvat ovat kääntyneet ylösalaisin, mittaa uudet vastinpisteet.

  9. Oikaistuilta kuvilta voit mitata vastinpisteiden kuvakoordinaatteja. Mitatut koordinaatit muunnetaan vasemman kuvan projektiokeskukseen sijoitettuun mallikoordinaatistoon. Mallikoordinaatistoon muunnetut pisteet talletetaan tiedostoon kuvatiedosto .xyz.

    Vastinpisteiden mittaus oikaistuilta kuvilta

    Huom! Oletusarvona on, että peräkkäisten pisteiden välille piirretään viiva (kuvan päälle). Jos et halua viivaa mittaamasi pisteen ja seuraavan pisteen välille, paina näppäimistön n-näppäintä (new), kun zoom-ikkuna on aktiivinen. Jos olet siirtänyt esim. zoom-ikkunan kuvaikkunan päälle, mitattujen pisteiden merkinnät poistuvat näytöltä. Saat mitatut pisteet näkyviin painamalla 0 (nolla) -näppäintä, kun zoom-ikkuna on aktiivinen. Kun painat näppäintä 0, ohjelma lukee tiedostosta kuvatiedosto .kuv mitattujen vastinpisteiden pikselikoordinaatit.

    Huom! Jos haluat mittaamasi pisteen, sinun tulee editoida .kuv ja .xyz tiedostoja.

  10. Tunnettujen pisteiden avulla voit siirtää pisteet kohdekoordinaatistoon 15-parametrisen muunnoksen avulla. 15-parametrinen muunnos on erillisenä ohjelmana (tällä hetkellä).

Viitteet

Niini, I. Kuvien keskinäinen orientointi kaksiulotteisia projektiivisia muunnoksia käyttäen, diplomityö, Teknillinen korkeakoulu, Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorio, Espoo 1990.