Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimising UAV Data Acquisition and Processing for Photogrammetry: A Review

Pargieła Karolina

Geomatics and Environmental Engineering

|

2023

|

Vol. 17, no. 3

29--59

EN

Unmanned aerial vehicles (UAVs) are used to acquire measurement data for an increasing number of applications. Photogrammetric studies based on UAV data, thanks to the significant development of computer vision techniques, photogrammetry, and equipment miniaturization, allow sufficient accuracy for many engineering and non-engineering applications to be achieved. In addition to accuracy, development time and cost of data acquisition and processing are also important issues. The aim of this paper is to present potential limitations in the use of UAVs to acquire measurement data and to present measurement and processing techniques affecting the optimisation of work both in terms of accuracy and economy. Issues related to the type of drones used (multi-rotor, fixed-wing), type of shutter in the camera (rolling shutter, global shutter ), camera calibration method (pre-calibration, self-calibration), georeferencing method (direct, indirect), technique of measuring the external images orientation parameters (RTK, PPK, PPP), flight design methods and the type of software used were analysed.

2

Surveying with photogrammetric unmanned aerial vehicles

Pyka Krystian, Wiącek Paweł, Guzik Mirosław

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2020

|

Vol. 32

79--102

EN

The paper presents how to carry out measurements with UAV in order to meet the requirements set for geodetic measurements by Polish technical regulations. First, a review of literature focused on the influence of various factors shaping the accuracy of photogrammetry with UAV was made. Then, on the basis of the author's experience, a number of recommendations constituting a set of good practices in planning, taking photographs with UAV and their processing and final measurement were formulated. Key elements of the method, such as image coverage, number and distribution of GCP (ground control point), balanced aerotriangulation alignment, methods for measuring field details, the extent to which orthomosaics and point clouds are used as survey material, were identified. It was found that careful observance of the given rules makes photogrammetry with UAV usable as a method of situation and elevation measurements. At the same time, it was pointed out that special care should be taken when measuring building contours. In this case, stereo or mono measurement on multiple images was indicated as the appropriate method. Orthomosaic measurement was recommended for field details visible without obscuration on all photographs covering a given fragment, and for details requiring less accuracy than buildings.

PL

Artykuł przedstawia jak należy wykonywać pomiary z użyciem BSP, aby spełniały wymagania stawiane pomiarom geodezyjnym przez polskie przepisy techniczne. Wpierw dokonano przeglądu literatury skupionej na badaniu wpływu różnych czynników kształtujących dokładność fotogrametrii z BSP. Następnie, na podstawie doświadczeń autorów, sformułowano szereg zaleceń stanowiących zbiór dobrych praktyk przy planowaniu, wykonywaniu zdjęć z BSP oraz ich przetwarzaniu i końcowym pomiarze. Wskazano kluczowe elementy metody, jak pokrycie zdjęć, liczbę i rozłożenie fotopunktów, zrównoważone wyrównanie aerotriangulacji, metody pomiaru szczegółów terenowych, zakres wykorzystania ortomozaiki i chmury punktów jako materiału pomiarowego. Stwierdzono, że staranne przestrzeganie podanych zasad powoduje, że fotogrametrię z BSP można wykorzystać jako metodę pomiarów sytuacyjno-wysokościowych. Jednocześnie zwrócono uwagę, że ze szczególną ostrożnością należy podchodzić do pomiaru konturów budynków.

3

Dokumentacja fotogrametryczna stanowisk archeologicznych w terenie miejskim na przykładzie Kutaisi, Gruzja

Markiewicz J., Kowalczyk M., Hamburg J., Bieńkowski R.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2018

|

vol. 30

123--142

PL

W artykule przedstawione zostały zagadnienia związane z przetwarzaniem i analizą zdjęć, pozyskanych niskobudżetowymi sensorami naziemnymi i Bezzałogowym Systemem Latającym (BSL), miejskich stanowisk archeologicznych zlokalizowanych na terenie Kutaisi w Gruzji. Przedstawiono problematykę przeprowadzania badań archeologicznych na obszarze miejskim oraz przybliżono problem braku danych źródłowych dla badanego terenu. W celu wygenerowania dokumentacji fotogrametrycznej dla stanowiska Bagrati, zdecydowano się na wykorzystanie niskobudżetowego BSL DJI Phantom 3 oraz kamery Pentax. Ze względu na jakość geometryczną i radiometryczną wykorzystywanych sensorów niezbędne było zaproponowanie rozszerzonej metodyki przetwarzania danych z BSL i zdjęć naziemnych w oprogramowaniu Agisoft PhotoScan. W tym celu wykorzystano interfejs programistyczny API (ang. Application Programming Interface), pozwalający na wykorzystanie funkcji oprogramowania niedostępnych w podstawowej wersji aplikacji oraz autorski skrypt stworzony w MatLab. Zaproponowano sposób przetwarzania, filtracji, usuwania oraz wagowania obserwacji. W wyniku przeprowadzonych prac i sposobu filtracji danych poprawiono dokładność procesu aerotriangulacji o rząd wielkości w porównaniu do obserwacji surowych, jak również rozszerzono analizę statystyczną danych.

EN

In this research, the issues related to processing and analysis of the images, acquired by the low-cost terrestrial sensors and an unmanned aerial vehicle (UAV) of the archaeological sites in an urban environment placed in area of Kutaisi, Georgia, have been considered. Taking into account generation of the Bagrati site photogrammetric documentation, the low-cost UAV DJI Phantom 3 and Pentax SLR camera, were chosen. Due to the geometrical and radiometric parameters of the chosen sensors, an extended methodology of UAV and terrestrial data processing in Agisoft PhotoScan was proposed. This task solution was enabled by application programming interface API (which allowed taking advantage of software functions - not available in the basic version of the program) and additionally the script written in MatLab software by authors. The method of processing, filtrating, eliminating and weighting of the measurement observations in the bundle adjustment process was proposed . As a result of performed works, the accuracy of the results of the bundle adjustment, increased significantly in comparison to the raw data. Furthermore, statistical data analysis had been expanded.

4

Wyznaczenie punktów osnowy pomiarowej w procesie aerotriangulacji

Pyka K., Pastucha E., Wróbel A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2016

|

Vol. 28

105--114

PL

Przedmiotem artykułu jest określenie jaki wpływ na wyniki aerotriangulacji ma wprowadzenie punktów wiążących w postaci narożników dachów lub kalenic. W badaniach wykorzystano blok złożony z 40 zdjęć o GSD=10 cm, który wyrównano w kilku wariantach różniących się doborem punktów wiążących. Uzyskane wyniki dowodzą, że wybór narożników dachów lub kalenic jako punktów wiążących nie obniża dokładności wyrównania. Wniosek jest co prawda neutralny dla samej aerotriangulacji, ale ma ogromne znaczenia praktyczne. Pozwala bowiem uznać narożniki dachów, mierzone podczas aerotriangulacji, jako punkty geodezyjnej osnowy pomiarowej. Konsekwencją takiego założenia jest możliwość odniesienia terenowego pomiaru tachimetrycznego do narożników dachów, co znacznie przyspiesza pomiary konturów budynków.

EN

This paper presents the research on influence of tie points located on corners and ridges of rooftops on the process of bundle adjustment. A set of 40 aerial photographs with 10 cm GSD from ISOK project was used in the research. The bundle adjustment was calculated three times with three different sets of tie points. First one with automatically measured tie points, second with automatic tie points together with manually measured point on rooftops corners and ridges, and third one only with manually collected points on rooftops corners and ridges. Then all different solutions were compared. The results prove that the use of tie points located on corners and ridges of rooftops does not lower the accuracy of bundle adjustment solution, which achieves value about 0.5 pixel. The conclusion might seem to be of low importance from the perspective of process of bundle adjustment, but it has an utmost practical consequence. In accordance with Polish law tie points with coordinates obtained in bundle adjustment process can be used as survey network in land surveying. Typically tie points measurements adopt FBM/ABM matching. In consequence detected tie points are almost impossible to identify in the field. Furthermore automatic measurement of points located on corners and ridges of rooftops is almost an impossibility. Nevertheless, providing tie points measured manually, or collected in automatic or semi-automatic manner with a new different algorithm, could significantly help in land survey. Especially with land survey of building outlines, where measurements could be then easily tied to nearby points.

5

Accuracy analysis of automatic distortion correction

Kolecki J., Rzonca A.

Geodesy and Cartography

|

2015

|

Vol. 64, no. 1

3--14

EN

The paper addresses the problem of the automatic distortion removal from images acquired with non-metric SLR camera equipped with prime lenses. From the photogrammetric point of view the following question arises: is the accuracy of distortion control data provided by the manufacturer for a certain lens model (not item) sufficient in order to achieve demanded accuracy? In order to obtain the reliable answer to the aforementioned problem the two kinds of tests were carried out for three lens models. Firstly the multi-variant camera calibration was conducted using the software providing full accuracy analysis. Secondly the accuracy analysis using check points took place. The check points were measured in the images resampled based on estimated distortion model or in distortion-free images simply acquired in the automatic distortion removal mode. The extensive conclusions regarding application of each calibration approach in practice are given. Finally the rules of applying automatic distortion removal in photogrammetric measurements are suggested.

PL

Publikacja ma na celu przedstawienie wyników automatycznego usuwania dystorsji dla niemetrycznej kamery z obiektywem stałoogniskowym. Z punktu widzenia fotogrametrii pojawia się zasadnicze pytanie, czy dokładność określenia dystorsji dla danego typu obiektywu (a nie egzemplarza) jest wystarczająca, żeby otrzymać oczekiwane dokładności pomiaru fotogrametrycznego. W tym celu wykonano dwa rodzaje obliczeń kontrolnych. Pierwsze obliczenia to kalibracja kamery w wariantach zapewniających szeroką dyskusję wyników, wykonana w oprogramowaniu zapewniającym podanie pełnej analizy dokładności. Dodatkowo każdy wariant został sprawdzony poprzez kalibrację kontrolną, którą policzono na podstawie pomiaru zdjęć z fizycznie usuniętym wpływem dystorsji. Drugi etap obliczeń – analiza dokładności – polegał na wykonaniu pomiarów sprawdzających punktów kontrolowanych na zdjęciach dla wszystkich 3 zestawów przyjętych lub obliczonych elementów orientacji wewnętrznej oraz dystorsji usuniętej automatycznie lub programem, na podstawie wyników kalibracji. W publikacji zamieszczono obszerny komentarz dotyczący praktycznych aspektów stosowania każdej z tych metod kalibracji. Wniosek ostateczny podaje zasady stosowania wyników automatycznej redukcji dystorsji w zastosowaniach fotogrametrycznych.

6

3D modeling of architectural objects from video data obtained with the fixed focal length lens geometry

Deliś P., Kędzierski M., Fryśkowska A., Wilińska M.

Geodesy and Cartography

|

2013

|

Vol. 62, no. 2

123--138

EN

The article describes the process of creating 3D models of architectural objects on the basis of video images, which had been acquired by a Sony NEX-VG10E fixed focal length video camera. It was assumed, that based on video and Terrestrial Laser Scanning data it is possible to develop 3D models of architectural objects. The acquisition of video data was preceded by the calibration of video camera. The process of creating 3D models from video data involves the following steps: video frames selection for the orientation process, orientation of video frames using points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning (TLS), generating a TIN model using automatic matching methods. The above objects have been measured with an impulse laser scanner, Leica ScanStation 2. Created 3D models of architectural objects were compared with 3D models of the same objects for which the self-calibration bundle adjustment process was performed. In this order a PhotoModeler Software was used. In order to assess the accuracy of the developed 3D models of architectural objects, points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning were used. To assess the accuracy a shortest distance method was used. Analysis of the accuracy showed that 3D models generated from video images differ by about 0.06 ÷ 0.13 m compared to TLS data.

PL

Artykuł zawiera opis procesu opracowania modeli 3D obiektów architektonicznych na podstawie obrazów wideo pozyskanych kamerą wideo Sony NEX-VG10E ze stałoogniskowym obiektywem. Przyjęto założenie, że na podstawie danych wideo i danych z naziemnego skaningu laserowego (NSL) możliwe jest opracowanie modeli 3D obiektów architektonicznych. Pozyskanie danych wideo zostało poprzedzone kalibracją kamery wideo. Model matematyczny kamery był oparty na rzucie perspektywicznym. Proces opracowania modeli 3D na podstawie danych wideo składał się z następujących etapów: wybór klatek wideo do procesu orientacji, orientacja klatek wideo na podstawie współrzędnych odczytanych z chmury punktów NSL, wygenerowanie modelu 3D w strukturze TIN z wykorzystaniem metod automatycznej korelacji obrazów. Opracowane modele 3D zostały porównane z modelami 3D tych samych obiektów, dla których została przeprowadzona samokalibracja metodą wiązek. W celu oceny dokładności opracowanych modeli 3D obiektów architektonicznych wykorzystano punkty naziemnego skaningu laserowego. Do oceny dokładności wykorzystano metodę najkrótszej odległości. Analiza dokładności wykazała, że dokładność modeli 3D generowanych na podstawie danych wideo wynosi około 0.06 ÷ 0.13m względem danych NSL.

7

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.

8

Aspekty integracji danych fotogrametrycznych dla generowania 3D modeli wybranych obiektów przestrzeni miejskiej

Markiewicz J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 24

199--209

PL

Technologie fotogrametryczne są najczęściej stosowane w dokumentacji i analizie zarówno obiektów przestrzeni miejskiej jak i dziedzictwa kulturowego. Coraz częściej wykorzystywana jest do tych celów nowoczesna technika skanowania laserowego. Mimo zalet posiada swoje ograniczenia, jednak w połączeniu z klasycznym podejściem fotogrametrycznym bazującym na obrazach obie metody wzajemnie się uzupełniają. Niniejszy artykuł prezentuje doświadczenia związane z integracją danych z różnych źródeł fotogrametrycznych przy budowie modelu trójwymiarowego pomnika żołnierzy Armii Czerwonej w Wiedniu. Pierwszy etap pracy polegał na pozyskaniu danych z pułapu naziemnego i lotniczego, które zorientowano i odpowiednio przetworzono. Następnie wykonano właściwą integrację danych w programie ArcGIS. Jednym z głównych celów przeprowadzonych badań było sprawdzenie możliwości wykorzystania różnych źródeł fotogrametrycznych pozyskanych zarówno z platformy lotniczej i naziemnej pod kątem generowania 3D modeli wybranych obiektów zlokalizowanych w przestrzeni miejskiej.

EN

Photogrammetry is the most common method which is used to document and analyze the historic buildings and cultural heritage. However terrestrial laser scanning method is becoming more often use in this purpose. Although many advantages the terrestrial laser scanning method has some limitations which in combination with the classical photogrammetric approaches makes this both methods complementary. This paper present the experience related to the process of photogrammetric data integration for creation of 3D model Red Army monument located in Vienna. The process included two steps. The first one consisted of data acquisition, retrieved with classical geodetic technique, both airborne and terrestrial laser scanning and ground-based images. Through pre-processing and orientation it was possible to verify data accuracy and to prepare it for further processing. The second step referred to combination and visualization of all data in the ArcGIS. The main purpose of this study was to verify the possibility of using different data sources to generate 3D models of selected objects located in urban space.

9

Low cost attitude and heading sensors in terrestrial photogrammetry – calibration and testing

Kolecki J., Kuras P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2011

|

Vol. 22

249--260

EN

Most of the contemporary terrestrial mobile mapping systems (MMSs) use tactical or navigation grade inertial measurement units (IMU) to determine the approximated angular exterior orientation (EO) elements of images. Navigation grade IMUs, usually integrated with GNSS receivers, are also used to determine the projection center coordinates. Recent researches show that using also a low-cost attitude and heading reference system (AHRS) or a low-cost IMU, satisfies the demands of certain photogrammetric applications. Our researches aim to evaluate the accuracy of low-cost devices suitable for constructing small, low-cost photogrammetric MMS. During our research two low-cost devices, providing information about image attitude and heading, were tested. The first one is the calibrated Ricoh G700SE GPS camera with an electronic compass and a level indicator. The second device is the Xsens MTi AHRS unit, comprising 3 MEMS (micro-electromechanical systems) gyros, 3 MEMS accelerometers and 3 magnetometers. For the testing purposes the AHRS was combined with the calibrated Nikon D80 SLR camera. The 3D AHRS magnetometer calibration was carried out using the manufacturer's software to compensate for the soft and hard iron effects. The images of three test fields were taken. The images of the first test field with signalized control points were used to determine the boresight rotation matrix of the AHRS. The bundle adjustment was solved separately for each camera and each test field to determine the true (reference) angular exterior orientation parameters. The differences between measured and calculated angles allowed to evaluate the accuracy of the measured angles. The tests results for the GPS camera show high residuals of measured azimuths, however its level indicator allows camera levelling with subdegree accuracy. The results obtained for the low-cost AHRS unit were significantly better, however over 2° residuals for yaw angle were also observed. The results prove the usefulness of the AHRS for constructing a small, hand-held MMS, whereas GPS camera azimuth measurements can be treated rather as a rough approximations in the photogrammetric network adjustment.

10

Orientation and Pose estimation for Panoramic Imagery

Laganiere R., Kangni F.

Machine Graphics and Vision

|

2010

|

Vol. 19, No. 3

339-363

EN

In a database of geo-referenced images, determining the exact position of each panorama is an important step in order to ensure the consistency of visual information. This paper addresses the problem of camera pose recovery from spherical (360°) panoramas. The 3D information is extracted from a database of panoramic images sparsely distributed over a scene of interest. We present a two-stage algorithm to recover the position of omni-directional cameras using pair wise essential matrices. First, all rotations with respect to the world frame are found using an incremental bundle adjustment procedure, thus achieving what we call panorama alignment. Full camera positions are then computed using bundle adjustment. During this step, the previously computed panorama orientations, used to feed the global optimization process, can be further refined. Results are shown for indoor and outdoor panorama sets.

11

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).

12

Badanie potencjału pomiarowego aparatu cyfrowego typu SLR Kodak DCS Pro 14n (13.5 MP)

Sawicki P., Ostrowski B.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17b

729--738

PL

Badanie jakości radiometrycznej sygnału i samokalibrację fotogrametryczną przeprowadzono dla lustrzanki cyfrowej Kodak DCS Pro 14n wyposażonej w sensor CMOS (format 36×24 mm, rozdzielczość 4500×3000). Ocenę poziomu szumów i dystorsji sygnału przetwornika CMOS IBIS4-14000 (FillFactory NV, Belgia) wykonano w autorskim programie "Image Analysis" napisanym w języku Delphi 7. Program oblicza średnia wartość poziomu szarości, wariancje oraz odchylenie standardowe dla każdego piksela w zdefiniowanych obszarach zainteresowania sekwencji obrazów. Na podstawie analizy sekwencji 30 obrazów stwierdzono, _e obrazy rejestrowane aparatem Kodak DCS Pro 14n charakteryzują się niskim poziomem szumów i wysoka jakością układu przetwarzającego dane. Dla jasności I średnie odchylenie standardowe wyniosło SdtDev = 1.5 (kanał R: SdtDev = 1.7, kanał G: SdtDev = 1.6, kanał B: SdtDev = 2.1). Samokalibracje on-the-job z dodatkowymi parametrami modelującymi błędy systematyczne obrazu: A1 , A2 , B1 , B2 , C1 , C2 , łącznie z wyznaczeniem współrzędnych 3D dla ca 110 sygnalizowanych punktów (30 punktów kodowanych, kod 12 bit) pola testowego, przeprowadzono programem AICON 3D Studio firmy AICON Systems GmbH, Niemcy. Siec zdjęć tworzyła konfiguracja 11 zdjęć zbieżnych wykonanych z odległości ca YF = 5 m. Wszystkie punkty na zdjęciach cyfrowych zostały pomierzone w pełni automatycznie. Średnia wartość Sigma 0 po wyrównaniu metoda wiązek wyniosła _0 = ±0.055 piksela. Podstawowe elementy orientacji wewnętrznej: cK, x¢ 0 , y¢ 0 wyznaczone zostały z dokładnością ±0.2 piksela. Średnie odchylenie standardowe wyznaczonych współrzędnych wyniosły odpowiednio: SXY = ±0.03 mm, SZ = ±0.04 mm. W prezentowanej aplikacji bliskiego zasięgu przy zastosowaniu profesjonalnej lustrzanki cyfrowej Kodak DCS Pro 14n otrzymano względną dokładność opracowania analitycznego rzędu ca 1: 150 000.

EN

The study on the radiometric signal quality and the photogrammetric self-calibration was performed for the Kodak DCS Pro 14n SLR digital camera with the CMOS sensor (format size of 36×24 mm, full resolution of 4500×3000). The examination of noise level and the signal distortion in the CMOS IBIS4-14000 (Fill Factory NV, Belgium) converter was determined in the "Image Analysis" authors’ software, which was written with the Delphi 7 programming tools. The program calculates mean grey level value, variance and standard deviation for each pixel in the defined areas of interest in the image sequences. Based on the analysis of 30 image sequences, it was found that low noise level and high quality of data processing module were characteristic for the Kodak DCS Pro 14n camera. In the brightness channel I, the mean standard deviation amounted to SdtDev = 1.5 (channel R: SdtDev = 1.7, channel G: SdtDev = 1.6, channel B: SdtDev = 2.1). The on-the-job self-calibration with additional digital imaging systematic errors modelling parameters: A1, A2, B1, B2 , C1, C2 and the calculation with ca 110 signalised points 3D coordinates (30 coded points, 12 bit code) on a test field, was determined in the AICON 3D Studio program (AICON Systems GmbH, Germany). The digital image network was created by the configuration of eleven convergent photos registered from the distance of ca YF = 5 m. All points in digital images were measured completely automatically. The Sigma 0 mean value after the combined bundle adjustment amounted to _0 = ±0.055 pxl. Basic parameters of interior orientation: cK, x¢ 0 , y¢ 0 were determined with the accuracy of ±0.2 pxl. The mean standard deviation of calculated coordinates amounted to: SXY = ±0.03 mm, SZ = ±0.04 mm. In the presented close range application, when the Kodak DCS Pro 14n SLR digital camera was used, a relative accuracy of 3D coordinates analytical estimation of 1: 150 000 in the object space was achieved.

13

3D reconstruction of parametric curves: recovering the control points

Bhuiyan M. A., Hama H.

Machine Graphics and Vision

|

2004

|

Vol. 13, No. 4

307-328

EN

This article introduces a new curve reconstruction method based on recovering the control points of parametric cubic curves. The method developed here has two stages: finding the 3D control points of parametric curves and reconstruction of free curves. The 3D control points of curves are computed from 2D image sequences by using projective reconstruction of the 3D control points and the bundle adjustment algorithm. The relationships among parametric curves, such as Hermite curves, Bézier curves and B-spline curves, are established so that a curve of any model can be achieved for best fitting. Some experiments are performed to show the performance and effectiveness of the algorithm. The method is based on the slope following and learning algorithm, which provides an efficient way of finding the 3D control points of any type of cubic Bézier curves. This method, which is an extension of our previous work on recovering control points of 2D Bézier curves, can automatically fit a set of data points with piecewise geometrically continuous cubic parametric curves. The experimental results demonstrate that our method is a fast and efficient way of recovering 3D control points of parametric curves, matching free curves and shape reforming.