Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

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.

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).

4

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.