Metric properties of rolling shutter low-altitude photography

• Autorzy: Kurczyński Z. , Bielecki M.

Identyfikatory

DOI

10.14681/afkit.2017.013

Warianty tytułu

PL

Właściwości pomiarowe zdjęć niskopułapowych pozyskiwanych kamerą typu rolling shutter

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Remotely-controlled aircraft, together with acquisition of photographs from such platforms as well as generation and processing of acquired products, are all becoming more popular. These techniques are also more frequently and widely applied. Thus, "low-altitude photogrammetry" is becoming a rapidly-developing field. This popularity results from the wide accessibility of such platforms and from the availability of light and inexpensive photographic cameras and the computer software required for processing the photographs and generating useful products, among other things. The majority of photographic cameras use the CMOS type of sensors with electronic shutters of the rolling shutter type. Photographs from these cameras are geometrically distorted by shutter effect. The distortions may be modelled and corrected when the photographs are processed. This paper looks at distortions associated with rolling shutters. In the experimental part, 11 blocks of photographs from two test sites were adjusted; the photographs were acquired from the following UAS platforms: Quadcopter DJI Phantom 3 Professional and Quadcopter DJI Inspire One. Both platforms are equipped with Sony EXMOR cameras with electronic shutters. Blocks of photographs are characterized by different altitudes for data acquisition, overlap of photographs and the number of ground control. Using the Pix4Dmapper software tools the multi-variant block adjustment was performed, both with linear modelling of the rolling shutter effect and without such modelling. The obtained results are analysed. The validity and effectiveness of the linear modelling of the rolling shutter effect is discussed. The very high metric potential of low-altitude photographs is also presented.

PL

Rośnie popularność zdalnie pilotowanych statków powietrznych oraz fotografowania z takich platform dla tworzenia produktów pochodnych z ich opracowania zdjęć. Znajdują one coraz powszechniejsze zastosowania. Rodzi się „fotogrametria z niskiego pułapu”. Ta popularność bierze się między innymi z łatwej dostępności do samych platform, lekkich i tanich kamer fotograficznych oraz programów komputerowych do opracowania zdjęć i wytwarzania z nich użytecznych produktów. Większość z używanych kamer fotograficznych oparte jest na przetwornikach obrazowych typu CMOS z migawkami elektronicznymi typu „Rolling Shutter”. Zdjęcia takie obarczone są zniekształceniami geometrycznymi. Zniekształcenia te można modelować i uwzględniać w procesie opracowania. W artykule przybliża się charakter zniekształceń typu rolling shutter. W części eksperymentalnej poddano wyrównaniu 11 bloków zdjęć nad dwoma obszarami testowymi, pozyskanych z platform UAS: Quadrokopter DJI Phantom 3 Professional i Quadrokopter DJI Inspire One, obie wyposażone w kamery Sony EXMOR z migawką elektroniczną. Bloki różniły się wysokością fotografowania, pokryciami zdjęć i polową osnową fotogrametryczną. Wykorzystując oprogramowanie Pix4DMapper dokonano wielowariantowego wyrównania bloków z liniowym modelowaniem efektu rolling shutter i bez takiego modelowania. Wyniki poddano analizie. Stwierdzono zasadność i skuteczność liniowego modelowania efektu Rolling Shutter. Wykazano bardzo duży potencjał pomiarowy zdjęć niskopułapowych.

Słowa kluczowe

EN

rolling shutter; global shutter; aerotriangulation; UAS; UAV; low-altitude photogrammetry

PL

rolling shutter; global shutter; aerotriangulacja; UAV; fotogrametria niskiego pułapu

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 29
• Strony: 177--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Kurczyński Z.

• Department of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Systems, Faculty of Geodesy and Cartography, Warsaw University of Technology

autor

Bielecki M.

• Department of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Systems, Faculty of Geodesy and Cartography, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• 1. Ait-Aider O., Andreff N., Lavest J. M., Blaise U., Ferr P. C., and Cnrs. L. U., 2006. Simultaneous object pose and velocity computation using a single view from a rolling shutter camera. Proc. European Conference on Computer Vision, pp. 56–68.
• 2. American Society of Photogrammetry and Remote Sensing, 2004. Manual of Photogrammetry, Fifth Edition, 2004.
• 3. Kurczyński Z., 2014. Fotogrametria. PWN, 2014.
• 4. Kurczynski Z., Bakuła K., Karabin M., Kowalczyk M., Markiewicz S., Ostrowski W., Podlasiak P., Zawieska D., 2016. The possibility of using images obtained from the UAS in the works concerning the land and buildings registration. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 41, 909-915.
• 5. Mendonça H., 2014. Rolling Shutter Bundle Adjustment. Master’s Thesis. University of Zurich, 2014.
• 6. Vautherin J., Rutishauser S., Schneider-Zapp K., Fai Choi H., Chovancova V., Glass A., Strecha C., 2016. Photogrammetric Accuracy and Modeling of Rolling Shutter Cameras. ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 3, 139- 146.
• 7. Ziobro J., 2012. Wykorzystanie pomiaru GNSS/IMU w krajowych aerotriangulacjach. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji 23, 531–539.
• 8. Pix4D: www.pix4d.com/rolling-shutter-correction
• 9. DJI: www.dji.com/phantom-3-pro/info#specs
• 10. QImaging: www.qimaging.com