Średnioformatowa lustrzanka cyfrowa Mamiya ZD (21.3 MP) – nowy sensor wizyjny do aplikacji bliskiego zasięgu

• Autorzy: Sawicki P.

Warianty tytułu

EN

The Mamiya ZD (21.3 MP) medium format DSLR camera – a new vision sensor for close range applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badanie średnioformatowej lustrzanki cyfrowej Mamiya ZD, wyposażonej w sensor CCD (format 48x36 mm, rozdzielczość 5328x4000, piksel p'_HV = 9 μm), obejmowało określenie dystorsji radiometrycznej sygnału oraz dokładności samokalibracji i opracowania punktowego w bliskim zasięgu. Ocenę dystorsji sygnału sensora CCD FTF4052C przeprowadzono w autorskim programie "Image Analysis". Obrazy rejestrowane aparatem Mamiya ZD charakteryzuje wysoka jakość radiometryczna sygnału. Średnie odchylenie standardowe wyznaczonej jasności I wyniosło StdDev = 1.1 (R: StdDev = 1.5, G: StdDev = 1.3, B: StdDev = 2.3). Fotogrametryczne badanie aparatu Mamiya ZD, wyposażonego w 2 obiektywy serii Mamiya 645AF, wykonano na podstawie 3. konfiguracji zdjęć zbieżnych (17, 13, 11) pola testowego, które tworzyło ca 220 sygnalizowanych punktów, w tym 60 punktów kodowanych (kod 14 bit). Zdjęcia rejestrowano z odległości ca Y_F = 5 m. Automatyczny pomiar punktów na obrazach cyfrowych oraz rozwiązanie metodą wiązek, łącznie z samokalibracją, wykonano programem AICON 3D Studio. Optymalny model aproksymujący błędy systematyczne obrazu zawierał 5 parametrów: dystorsję radialną symetryczną A_{1, 2} , dystorsję radialną asymetryczną i tangencjalną B_{1, 2} oraz afiniczność sensora C₁. Najwyższą dokładność uzyskano dla konfiguracji 11 zdjęć zbieżnych. Wartość Sigma 0 po wyrównaniu wyniosła σ₀ = ±0.055 pxl. Parametry orientacji wewnętrznej: c_K , x’_o , y’_o wyznaczone zostały z dokładnością ±0.15 pxl (obiektyw 645AF 45 mm) oraz ±0.35 pxl (obiektyw 645AF 80 mm). Odchylenia standardowe RMS wyznaczonych współrzędnych X, Y, Z wyniosły odpowiednio: S_XZ = ±0.02÷0.03 mm, S_Y = ±0.07 mm oraz S_XZ = ±0.01÷0.02 mm, S_Y = ±0.04 mm. Zastosowanie lustrzanki Mamiya ZD do punktowych opracowań bliskiego zasięgu wymaga kombinowanego wyrównania metodą wiązek, połączonego z samokalibracją równoczesną on-the-job. Względna dokładność opracowania jest możliwa z dokładnością rzędu ca 1: 125 000 (obiektyw 645AF 45 mm) oraz 1: 200 000 (obiektyw 645AF 80 mm).

EN

Quality of the radiometric signal, measuring potential, and the photogrammetric selfcalibration of the Mamiya ZD medium format digital SLR camera were studied. The DSLR Mamiya ZD camera examined was equipped with 2 exchangeable objectives: Mamiya 645AF 45 mm and 645AF 80 mm. The noise level and the signal distortion in the CCD FTF4052C sensor (format size of 48x36 mm, full resolution of 53284000) was determined with "Image Analysis" software developed by the author. Analysis of 30 image sequences showed the Mamiya ZD camera to be characterised by a low noise level and a high quality of data processing module. In the brightness channel I, the mean standard deviation amounted to StdDev = 1.1 (channel R: StdDev = 1.5; channel G: StdDev = 1.3; channel B: StdDev = 2.3). The photogrammetric research was conducted in the test field at Institute of Photogrammetry and Remote Sensing, Dresden University of Technology. The test field consisted of a total of 220 signalised, retro-reflective points (60 coded points, 14 bit code). The test field was registered from the distance of ca Y_F = 5 m. The camera was calibrated and point determination accuracy was examined based on 3 types of digital image networks which consisted of configurations of 17, 13, and 11 convergent photos. The bundle adjustment, including on-the-job self-calibration with additional parameters for modelling systematic imaging errors, was carried out with the AICON 3D Studio software package (AICON 3D Systems GmbH, Germany). The correction terms contained additional parameters for compensation of radial-symmetric (A_{1, 2. 3}) and decentering (B_{1, 2}) lens distortion as well as affinity and shear of the digital image coordinate system (C_{1, 2}). Additional parameters were implemented in individual calibrations (7, 6, 5). All the points in the digital images were measured fully automatically with the AICON 3D Studio program. The study showed the highest 3D point positioning accuracy to be achieved with 11 convergent photos. The optimal model of systematic errors consisted of 5 parameters (A_{1, 2} , B_{1, 2} , C₁). The point accuracy was independent of the number of calibration parameters. After the combined bundle adjustment with the self-calibration, the Sigma 0 mean value amounted to σ₀ = ±0.055 pxl. The basic parameters of interior orientation: c_K , x’_o , y’_o were determined with the accuracy of ±0.15 (for the photos registered with 645AF 45 mm objective) and ±0.35 pxl (for the 645AF 80 mm objective). The RMS standard deviation of calculated coordinates amounted to: S_X = ±0.03 mm, S_Y = ±0.07 mm, S_Z = ±0.02 mm and S_X = ±0.02 mm, S_Y = ±0.04 mm, S_Z = ±0.01 mm, respectively. In the close range test application presented, using the Mamiya ZD medium format DSLR camera, the relative accuracies of 3D coordinate analytical estimates achieved in the object space were 1: 125 000 (for the photos registered with 645AF 45 mm objective) and 1:200 000 (645AF 80 mm objective).

Słowa kluczowe

PL

lustrzanka cyfrowa; sensor CCD; samokalibracja; metoda wiązek; dokładność; bliski zasięg

EN

DSLR camera; CCD sensor; self-calibration; bundle adjustment; accuracy; close range

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 18b
• Strony: 559--568
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Sawicki P.

• Zakład Fotogrametrii i Teledetekcji, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. AICON, 2008. User manual. http://www.aicon.de
• 2. Luhmann T., 2003. Nahbereichsphotogrammetrie - Grundlagen, Methoden und Anwendungen. Wichman Verlag, Heidelberg.
• 3. Peipe J., Tecklenburg W., 2006. Vergleich von Softwaretools zur Kamerakalibrierung. Photogrammetrie, Laserscanning. Optische 3D-Messtechnik. Wichmann Verlag, Heidelberg, s. 106-111.
• 4. Sawicki P., 2001. Rozwiązanie terratriangulacji łącznie z samokalibracją polową aparatu cyfrowego Kodak DC4800. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 11, s. 3/25-3/32.
• 5. Sawicki P., 2003. Kalibracja równoczesna aparatu cyfrowego Kodak DC4800 w procesie fotogrametrycznego pomiaru punktów w bliskim zasięgu. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 13, s. 457-466.
• 6. Sawicki P., 2006. Współczesne cyfrowe sensory wizyjne w fotogrametrii bliskiego zasięgu. Geodezja - Półrocznik AGH w Krakowie, Tom 12, Zeszyt 2/1, s. 397-406.
• 7. Sawicki P., Ostrowski B., 2007. Badanie potencjału pomiarowego aparatu cyfrowego typu SLR Kodak DCS Pro 14n (13.5 MP). Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 17, s. 729-738.