Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research on the influence of the approximated principal distance on the accuracy of orthophotoplans out of historic polychrome (on flat and quasi-flat surface)

Pastucha E.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2012

|

Vol. 6, no. 3

61--71

EN

This artide discusses the problem of errors caused by the variability of principal distance in creating orthophotoplans of historic polychrome. Photographs used in the process of orthorectification need to have stable and known interior orientation elements, and photographs used in heritage documentation have to achieve the highest possible visual quality (including sharpness). The highest possible sharpness, provided by the variability of principal distance, and the stability of interior orientation elements are conditions which mutually exclude themselves. Analytical studies were conducted to calculate errors that would occur on resultant orthophotoplans if in the process of computing photographs (taken in autofocus mode) would take part IO elements established for average distance from the object plane. The analysis is based on the assumptions similar to the conditions found in historic sites. Three types of lenses (20 mm, 50 mm and 150 mm) were taken into consideration, two resolutions (0.3 mm and 1 mm) of final orthophotoplans. Neither the scale of adjoining photographs should be different more than ±10% nor the error caused by the variability of principal distance exceed 0.25 pixel. There were two types of objects adopted for the analysis: polychrome on the flat wall and the stone wali. Conducted studies showed a relatively small influence of approximated principal distance on geometrical accuracy (radial shifts) of resultant orthophotoplans.

PL

W artykule podjęto próbę znalezienia odpowiedzi na pytanie, na ile zmienność odległości obrazowej obiektywu związana z ustawieniami najlepszej ostrości zdjęć pomiarowych w aparacie ma wpływ na błędy ortofotoplanów wygenerowanych na ich podstawie. Zdjęcia wykorzystywane do tworzenia ortofotoplanów z założenia powinny mieć stałe i znane elementy orientacji wewnętrznej, a technika pomiarowa wykorzystywana do inwentaryzacji zabytkowych malowideł ściennych powinna zapewnić jak najlepszą jakość (w tym ostrość) rejestrowanych obrazów. Stałość odległości obrazowej obiektywu, jako warunek odtworzenia wiązki promieni rzutujących, i jej zmienność, jako warunek maksymalnej ostrości obrazu, są warunkami nawzajem się wykluczającymi. Wykonano wielowariantową analizę analityczną, przyjmując założenia odpowiadające warunkom wykonywania takich zdjęć w obiektach zabytkowych. Przyjęto, że zdjęcia są wykonywane trzema rodzajami obiektywów stałoogniskowych (20 mm, 50 mm i 150 mm), rozważano dwie rozdzielczości obiektowe (0,3 mm i 1 mm) wynikowych ortofotoplanów. Skala sąsiednich obrazów nie powinna się różnić o więcej niż 10% oraz błąd położenia punktu na ortofotoplanie spowodowany niestałością odległości obrazowej nie powinien przekraczać 0,25 piksela. Analizie poddano dwa rodzaje powierzchni: polichromię na ścianie oraz mur. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono znikomy wpływ przybliżonych elementów orientacji wewnętrznej na dokładność geometryczną - przesunięcia radialne na tworzonych ortofotoplanach.

2

Badanie wpływu filtracji cyfrowej na dokładność rozwiązania metodą wiązek sieci zdjęć bliskiego zasięgu

Sawicki P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 24

333--343

PL

Zastosowanie filtracji cyfrowej umożliwia korekcję wpływu nieostrości (rozmycia) oraz wyeliminowanie szumów na obrazach cyfrowych. W pracy badano wpływ 6. liniowych filtrów górnoprzepustowych (high-pass filters), wyostrzających obrazy rozmyte, oraz 5. filtrów liniowych dolnoprzepustowych (low-pass filters) i nieliniowego filtru medianowego, służących do eliminacji szumów, na dokładność pomiaru i rozwiązania sieci zdjęć bliskiego zasięgu. Badania przeprowadzono na 11. zdjęciach cyfrowych (4500x3000) pola testowego (220 punktów sygnalizowanych, w tym 65 punktów kodowych), z których wygenerowane zostały obrazy JPG nieostre (rozmycie gaussowskie, promień r = 2, r = 3 piksele) i obarczone szumem (gaussowski losowy, poziom = 25, gęstość= 50). W systemie AICON 3D Studio wykonano automatyczny pomiar punktów metodą ważonego środka ciężkości (Center Weighted Metod) oraz rozwiązanie terratriangulacji metodą wiązek, łącznie z kalibracją lustrzanki cyfrowej. Stwierdzono, że filtracja górnoprzepustowa obrazów nieostrych (rozmycie r = 2) jest niezbędna przy pomiarze punktów strukturalnych metodą ważonego środka ciężkości. W przypadku pomiaru obrazów silnie rozmytych (r = 3) jedynym skutecznym filtrem górnoprzepustowym, który umożliwia pomiar punktów, jest laplasjan gaussowski (maska 5×5 pikseli). Filtracja dolnoprzepustowa i medianowa obrazów zaszumionych nie wpływa na dokładność pomiaru oraz zmianę wartości wyznaczanych parametrów. Metoda ważonego środka ciężkości działa skutecznie przy pomiarze sygnalizowanych punktów na nieznacznie rozmytych obrazach cyfrowych bliskiego zasięgu oraz jest odporna na występowanie szumów losowych. W analizowanych wariantach obliczeń otrzymano dokładności: Sigma 0 = 0.07 piksela (p’HV= 7.9 μm), średniokwadratowe poprawki do współrzędnych tłowych RMS Vx’ = 0.05, RMS Vy’ = 0.06 piksela, oraz średniokwadratowe błędy współrzędnych wyznaczonych w układzie obiektu RMS SX = 0.05 mm, RMS SY = 0.1 mm, RMS SZ = 0.04 mm.

EN

Random and systematic radiometric distortion in the images sequence is a common issue in digital photogrammetric close range applications. A digital image filtering enables correction of blur and elimination of noise on digital images. The paper analyses the influence of digital filtering of blurred and noisy close-range images on the subpixel accuracy of signalized points measurement and accuracy block bundle adjustment. Blurred (out of focus) images were processed with 6 linear high-pass filters, whereas 5 linear low-pass filters and 1 nonlinear median filter were applied for noisy images. The photogrammetric measurement was conducted on test field in Institute of Photogrammetry and Remote Sensing, Dresden University of Technology. The test field consisted of the total of 220 signalized, retro-reflective points (65 coded points, 14 bit code). The test field was registered on eleven convergent and normal color photos from the distance of ca YF = 5 m using digital SLR Kodak DCS Pro 14n (resolution 4500x3000) camera. Adobe Photoshop CS6 and Corel PHOTO-PAINT X6software were used for generation of blurred images (Gaussian blur, radius r = 2 and radius r = 3) and noisy images (random Gaussian noise, level = 25, density = 50). The fully automatic points measurement on the digital images using center weighted method, the bundle adjustment including self-calibration with additional parameters for modeling systematic imaging errors was determined in the AICON 3D Studio software package (AICON 3D Systems GmbH, Germany). The optimal correction terms contain additional parameters for the compensation of radial-symmetric A1, A2 lens distortion and radial-asymmetric tangential B1, B2 lens distortion as well as affinity C1 and shear of the digital sensor coordinate system C2. High-pass filtering of blurred digital images (blur r = 2) is essential for measurement of structural signalized points using center weighted method. In the case of significantly blurred images (blur r = 3) the typical Laplace filters do not sharpen the images to the extend enabling measurement. Laplacian of Gauss (mask 5×5 pixel) turned out to be the only efficient high-pass filter. The low-pass filtering and nonlinear median filter of noisy digital images does not influence the measurement accuracy and values of adjusted parameters. The center weighted operator is robust in the structural signalized points measurement on the insignificantly blurred images and is resistant to occurrences of random noises. In all of the analyzed variants Sigma 0 mean value after the combined bundle adjustment with the self-calibration amounted to σ0 = 0.07 pixel (sensor pixel size p’HV = 7.9 μm). The RMS image coordinates residuals after adjustment amounted to RMS Vx' = 0.05 pixel and RMS Vy' = 0.06 pixel and the RMS standard deviation of calculated object coordinates respectively amounted to: RMS SX = 0.05 mm, RMS SY = 0.1 mm, RMS SZ = 0.04 mm.

3

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

Sawicki P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18b

559--568

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 YF = 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 A1, 2 , dystorsję radialną asymetryczną i tangencjalną B1, 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: cK , 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: SXZ = ±0.02÷0.03 mm, SY = ±0.07 mm oraz SXZ = ±0.01÷0.02 mm, SY = ±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 YF = 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 (A1, 2. 3) and decentering (B1, 2) lens distortion as well as affinity and shear of the digital image coordinate system (C1, 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 (A1, 2 , B1, 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: cK , 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: SX = ±0.03 mm, SY = ±0.07 mm, SZ = ±0.02 mm and SX = ±0.02 mm, SY = ±0.04 mm, SZ = ±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).