Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Estymacja objętości obiektów o złożonej geometrii na podstawie pomiarów naziemnym skaningiem laserowym

Tymków P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 24

383--391

PL

W pracy przedstawiono propozycję automatycznej metody zgrubnego modelowania 3D obiektów o skomplikowanej geometrii na potrzeby szybkiej estymacji parametrów geometrycznych tych obiektów, a zwłaszcza objętości. Badania w terenie obejmowały wykonanie pomiarów skanerem laserowym zabytkowej kutej kraty stanowiącej osłonę studni w Nysie (woj. opolskie). Przedstawiona metodyka modelowania opiera się o warstwową metodę convex-hull, która zakłada podział chmury punktów pomiarowych na segmenty. W obrębie każdego segmentu dokonywana jest segmentacja w oparciu o minimalne odległości między punktami. Otrzymane zbiory punktów modelowane są następnie jako bryły wypukłe. Dzięki zastosowaniu segmentacji chmury punktów w każdym segmencie oraz integracji uzyskanych otoczek wypukłych uzyskano model obiektu, który umożliwia oszacowanie takich parametrów geometrycznych jak objętość i pole powierzchni obiektu. Zaletą proponowanej metody jest ograniczenie liczby parametrów do dwóch: grubości segmentu oraz parametru maksymalnej odległości między punktami w procesie segmentacji chmury w obrębie segmentu. Dzięki zastosowaniu metody convex-hull dokonywana jest selektywna filtracja punktów dzięki czemu model 3D oparty jest na znacznie mniejszej liczbie werteksów i trójkątów niż początkowa liczba punktów w chmurze. Wadą proponowanego algorytmu jest natomiast nieregularność siatki trójkątów wpływająca na gładkość powierzchni oraz wrażliwość na błędy pomiarowe.

EN

The paper presents an automatic, coarse method for 3D modelling of metal objects with complex geometry for a need of volume estimation. The field research were conducted on a historic wrought iron bar that covers the historic well in Nysa (city In southern Poland). The presented modelling methodology is based on a layered convex-hull method, which involves dividing of a point cloud on the segments. Within each segment, segmentation is performed based on the minimum distance between points. The resulting sets of points are then modelled as a convex solids. Thanks to the segmentation of point clouds in each segment and the integration of convex shells a detailed object model can be obtained. That allows to estimate the geometric parameters such as volume and surface area of the object. The advantage of the proposed method is that it has a small number of parameters: a thickness of segment and the parameter of maximum distance between points in the process of segmentation of clouds within the segment. Applying the convex hull algorithm causes a selective filtering point clouds, thus resulting 3D model is based on a much smaller number of vertexes than the initial number of points in the cloud. The disadvantage of the proposed algorithm is an irregular triangle mesh models, resulting in low surface regularity and larger items, and sensitivity to measurement errors (noise, ghost points).

2

Rekonstrukcja geometrii 3D krzewu na podstawie naziemnego skaningu laserowego

Tymków P., Borkowski A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

405--414

PL

Technologia naziemnego skaningu laserowego dzięki swojej precyzji i rozdzielczości przestrzennej umożliwia odtworzenie geometrii drzew i krzewów zarówno w podejściu makrostrukturalnym, gdzie modelowany jest jej kształt obrysu zewnętrznego jak i w podejściu mikrostrukturalnym, gdzie przedmiotem modelowania jest kształt i topologia pojedynczych gałęzi. W pracy przedstawiono propozycję metody odtworzenia geometrii 3D krzewów a podstawie pomiarów w chmurze punktów pozyskanych naziemnym skaningiem laserowym (TLS). Metoda pomiarowa oparta jest na podziale chmury punktów TLS wzdłuż osi pionowej na segmenty o jednakowej grubości. W każdym segmencie, w zależności od wyboru podejścia, dokonywana jest selekcja punktów tworzących bądź obrys zewnętrzny rośliny, bądź obrys poszczególnych gałęzi. Wykorzystano do tego celu algorytm wyznaczania otoczki wypukłej (ang. convex hull). Utworzone na podstawie wybranych punktów bryły reprezentujące fragmenty rośliny w pojedynczym segmencie integrowane są z bryłami z segmentów sąsiadujących. W podejściu mikrostrukturalnym wymaga to odtworzenia modelu topologii gałązek rośliny, którą oparto o schemat grafu. Aby zapewnić łagodne i spójne połączenia poszczególnych segmentów metoda selekcji punktów opiera się na kombinacji metody otoczki wypukłej 2D i 3D, która zapewnia utworzenie jednakowej powierzchni styku łączonych ze sobą brył. Na potrzeby oceny ilościowej wykonany został model krzewu, którego pole powierzchni i objętość w podejściu makro i mikrostrukturalnym wyznaczono na podstawie bezpośrednich pomiarów przymiarem liniowym. Parametry te porównano z otrzymanymi na podstawie modeli 3D. Do budowy modelu makrostrukturalnego odpowiednią metodą modelowania jest metoda warstwowa (multi convex hull), przy czym grubość warstwy należy wybierać na poziomie kilku centymetrów. Do budowy modelu mikrostrukturalnego zaproponowano metodę łączenia brył, przy czym grubość segmentu dla tej metody powinna się kształtować na poziomie rozdzielczości skanowania.

EN

GIS applications requires detailed 3D models of land cover objects. Trees and shrubs, next to the building, constitute the main type of them. Terrestrial laser scanning (TLS) allows to determine precisely not only the external shape of the plant, but the geometry of individual branches as well. A method of macro- and micro-structure estimation of a single shrub is presented in this work. In the research data from several shrubs were used. In the macro-structural approach, where the plant is considered as a compact solid, it is important to choose those measurement points which represent the surfaces of the plant. To achieve better matching to the non-convex parts of the hull, the use of a multi-stage solid generation procedure in which points are divided into segments with common edges was proposed. This method assumes that the plant is divided along the Z axis into segments of a given width. Points from one segment are projected onto the division plane and 2D convex hull is generated for all the points. Finally, selected points (again in 3D space) are used to generate 3D convex hull. In order to define the geometry of vegetation the micro-structure procedure is supplemented by the segmentation algorithm to split points into groups, which form one branch. To verify the accuracy, the total surface area and the total shrub volume of branches calculated for individual variants were compared with the total surface area and volume derived from the direct measurements. Additionally, a few shrubs was measured and the qualitative analysis was performed.

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

Działalność i badania Komisji V „Detekcja bliskiego zasięgu: Analizy i aplikacje” w świetle XXI Kongresu ISPRS

Sawicki P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18b

547--558

PL

Opracowanie przedstawia syntetyczne omówienie głównych kierunków i zakresu działalności w latach 2004-2008 Komisji Technicznej V „Detekcja bliskiego zasięgu: Analizy i aplikacje” Międzynarodowego Towarzystwa Fotogrametrii i Teledetekcji (ISPRS). W artykule przedstawiono tematykę badań oraz rozwiązań technicznych, które dotyczyły nowych sensorów, systemów, metod i technik pomiarowych oraz aplikacji bliskiego zasięgu. Omówiono wyniki prac naukowo-technicznych, które zaprezentowano w ramach XXI Kongresu ISPRS w Pekinie w 2008 r. i opublikowano (ogółem 189 prac) w cyklu wydawniczym Archiwum ISPRS, Vol. XXXVII, Part B5.

5

Koncepcja bazy danych fotogrametrycznych bliskiego zasięgu

Janowski A., Sawicki P., Szlwic J.

Roczniki Geomatyki

|

2006

|

T. 4, z. 3

103-108

EN

Modern digital measurement techniques of close-range photogrammetry find general application in many fields of science and technology . in construction, architecture, energy sector, metrology of machinery and equipment, robotics, in control processes of industrial production, medicine, biology etc. The paper presents a concept of a database for storing and making available in the internet environment digital resources of photogrammetric and thermovisual data and numerical measurement data, which may be acquired from n-dimension short-range records realized in i-epochs. In the project, the authors defined the rights of users and suggested the structure of the database . a conceptual and functional model. Information solution for the project was connected with indication of programming tools which allow to create the model of database with database software defined. Legal aspects and relevant IT standards were also presented.

6

Współczesne cyfrowe sensory wizyjne w fotogrametrii bliskiego zasięgu

Sawicki P.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2006

|

T. 12, z. 2/1

397-406

PL

W fotogrametrii bliskiego zasięgu w ostatnich kilkunastu latach dominuje cyfrowa rejestracja obrazów za pomocą optyczno-elektronicznych systemów. Cyfrowe sensory zobrazowania są podstawowym elementem hardware'u fotogrametrycznych systemów pomiarowych 3D typu on-line i off-line. W pracy wykonano klasyfikację optycznych sensorów cyfrowych. Scharakteryzowano parametry techniczne i porównano cechy sensorów "solid state" typu CCD i CMOS. Omówiono różne typy wizyjnych sensorów cyfrowych, które są stosowane w aplikacjach bliskiego zasięgu - cyfrowe kamery wideo CCD, konstrukcje "still video", kamery wysokorozdzielcze, kamery z systemem skanowania, kamery panoramiczne, szybkie kamery cyfrowe. Przedstawiono analizę aktualnego potencjału fotogrametrycznych cyfrowych sensorów wizyjnych stosowanych w bliskim zasięgu oraz sformułowano tendencje ich rozwoju.

EN

Digital images acquisition using optoelectronical systems has been predominant in close range photogrammetry for a dozen years. Digital imaging sensors are the basic hardware element of on-line and off-line photogrammetric 3D measurement systems. The classification of optical digital sensors is presented in the paper. The technical parameters of solid state sensors of CCD and CMOS type were determined and the characteristics were compared. Various types of optical digital sensors - digital video cameras, still video cameras, high-resolution digital cameras, scanning cameras, panorama cameras and high-speed cameras - used in close range applications are discussed. An analysis of the current potential of photogrammetric close range digital imaging sensors and its future development is formulated.

7

Metoda wizualizacji 3D w standardzie opengl obiektów bliskiego zasięgu

Janowski A., Sawicki P., Szulwic J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

239--247

PL

Prezentowana autorska aplikacja "3D Visualization" jest przeznaczona do fotorealistycznej wizualizacji 3D obiektów bliskiego zasięgu. Procedura tworzenia realnych scen 3D oparta jest na bibliotece graficznej w standardzie OpenGL, oprogramowaniu Delphi 2006 Professional wzbogaconym o komponenty GLScene oraz narzędziach internetowych. Interfejs opracowanego programu jest typu MDI. Osnowę informacyjną do tworzenia wizualizacji scen 3D stanowią dane wektorowo-rastrowe i ich wzajemne relacje, otrzymane w wyniku kompleksowego fotogrametrycznego opracowania obiektów bliskiego zasięgu. Opracowany program "3D Visualization" umożliwia konstruowanie dynamicznej wizualizacji, lokalnie na pojedynczym stanowisku lub poprzez internet. W programie możliwa jest interaktywna modyfikacja sceny 3D poprzez zmianę parametrów projekcji, rotacji, translacji, skali, stanowisk kamery fotogrametrycznej, etc. Wszystkie dane związane z projektem wizualizacji zapisane zostają w pliku, w autorskim formacie VCR. Aplikacja "3D Visualization" jest funkcjonalnie zintegrowana z jednocześnie opracowaną internetową bazą danych fotogrametrycznych bliskiego zasięgu. Testowanie programu przeprowadzono na podstawie wyników analityczno-cyfrowego opracowania obiektu architektonicznego.

EN

The main aim of 3D visualization used in close range digital photogrammetry is the reconstruction and virtual presentation of a real object. High accuracy and quality of visualization can be achieved only with 3D scenes generated on the basis of data registered in the measurement of digital images in professional photogrammetric systems or by the use of dedicated applications. The "3D Visualization" application is an example of such a solution, which uses modern methods of digital image processing, computer graphics techniques, a database system and the Internet environment. The application "3D Visualization" proposed in the study enables photorealistic 3D visualization of objects recorded in close range. The process of creating real 3D scenes is based on a graphic library in the OpenGL standard and Delphi 2006 Professional programming tools enriched with GLScene components and Internet tools. The application consists of two basic modules, "Visual Scene Maker" and "Visual Scene Viewer", which are responsible for enabling creating and viewing 3D scenes. An interface of the application is MDI (Multi Document Interface) type. Vector and raster data and their relations, which were achieved in the process of photogrammetric close range evaluation provided the basis for 3D scene visualization. Textures applied on planes defined in the wire frame model must be generated from original digital images and the OpenGl standard must be maintained. Textures must be resampled in order to achieve optimal size for presentation of 1024 × 1024 pixels. The elaborated "3D Visualization" application enables constructing a dynamic visualization on a desktop application and over the Internet. A number of functions provide interactive modification of the visualized 3D scene by changing projection, rotation, translation, scale and camera stations parameters, etc. All data connected with a visualization project are saved as a file, in VCR file format, which was elaborated especially for the application. The software "3D Visualization" is functionally integrated with an internet database for photogrammetric close range applications, which was elaborated at the same time. The application is a technologically advanced and practically tested product dedicated to VR (Virtual Reality) type presentations. The application was tested based on the results of an analytical and digital evaluation of an architectural object.

8

Baza danych fotogrametrycznych bliskiego zasięgu jako aplikacja sieciowa

Janowski A., Sawicki P., Szulwic J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

227--237

PL

W pracy przedstawiono system informatyczny działający w środowisku internetu, który jest dedykowany archiwizacji, prezentacji oraz udostępnianiu cyfrowych wyników pomiarów fotogrametrycznych i termowizyjnych z szerokiego spektrum aplikacji bliskiego zasięgu, w celu ich dalszej analizy, przetwarzenia oraz ekstrakcji informacji. Opracowana baza danych przechowuje i udostępnia informacje o projektach oraz dane pomiarowe pozyskane z n-wymiarowych, realizowanych w i-epokach opracowań. W celu ochrony danych i ich struktury zdefiniowane zostały trzy poziomy uprawnień dostępu do bazy danych. W systemie wykorzystano freeware serwer relacyjnej bazy danych Firebird®, do którego obsługi zastosowano środowisko programistyczne Borland Developer Studio 2006 ™. Modelowanie danych oparto na podejściu dwupoziomowym – logicznym CDM i fizycznej niezależności danych PDM. Stworzony program Photogrammetric Database” pełni funkcję interfejsu użytkownika i jest przeznaczony do obsługi bazy fotogrametrycznej w sieciach komputerowych. Jego interfejs typu GUI jest oparty na zasadach MDI. Prezentowany system informatyczny nie jest aplikacją do pomiarów internetowych w czasie rzeczywistym, w trybie on-line. Utworzona baza danych jest przewidziana do wykorzystania w sieciach typu VPN. System charakteryzuje się niezależnością od natywnych narzędzi technologii Microsoft takich jak MS Access™ czy MS SQL™, oryginalnością i funkcjonalnością przyjętych rozwiązań, a także zmniejszeniem ograniczeń systemowych oraz wysokim poziomem bezpieczeństwa danych. Badanie szybkości transferu opartego na protokołach TCP/IP oraz UDP wykonano na danych tunelowanych za pomocą freeware narzędzia ZeBeDee.

EN

The paper presents a informatical system, which works in the Internet and is dedicated to storing, presentation and publishing results of photogrammetrical and thermographical measurements from various close range applications. Access to the database enables further analysis, processing and extraction of information from measurements data. The elaborated database stores and makes photogrammetric and thermal data obtained from n-dimensional, close-range elaborations executed in an i-epoche. The elaborated basic structure of the database provides the following information: subject of projects and measurements, the type of digital elaboration, the type of digital measurement, data concerning project, information on the performer, parameters of applied digital sensors, parameters of capture sessions, parameters of a single digital image (EXIF Info, interior and exterior orientation parameters), types and data from image measurements, types and geodetical and fictive observations (control points, distances, lines, polygons, planes), results of photogrammetric point measurement, results of photogrammetric vector measurement, results of digital image orthorectification, results of quality and quantity thermal measurement, results of multi-sensorial processing, results of data extraction, parameters of thematic analysis and 2D and 3D visualizations data and parameters. Three levels of access entitlement were defined to protect the database and its structure: Top-Level User, Medium-Level User, Minimum-Level User. In the system, a freeware Firebird® database server was used. It was serviced by the Borland Developer Studio 2006 ™ programming environment. The modeling of the data was based on the idea of a two-level approach to the data model, which assumes a conceptual CDM (Conceptual Data Model) and a physical PDM (Physical Data Model) independence of data. The elaborated software "Photogrammetric Database" works as user interface and manages the photogrammetric database in computer networks. Applying the GUI (Graphical User Interface) type interface based on the MDI (Multi Document Interface) standard enables users to work on several projects simultaneously. However, the presented informatical system is not an on-line application for real-time Internet measurements. The database was elaborated to operate in the VPN (Virtual Private Network) network type. The system is characterized by independence from native Microsoft Windows technologies, such as MS Access™, or MS SQL™, uniqueness, use of practical solutions, reduction of system limitations and high level of security of data. The measurement of transfer speed based on TCP/IP and UDP protocols was conducted on tunneled data with the use of the ZeBeDee freeware tool.

9

Badanie wybranych metod matchingu do pomiaru punktów na cyfrowych obrazach bliskiego zasięgu

Sawicki P., Ostrowski B.

Roczniki Geomatyki

|

2005

|

T. 3, z. 2

135-144

EN

One of the basic aims of close-range photogrammetry is to provide an automatic mode for measurement of simple structure signalized points and discreet points with defined structure characteristics on single digital images. The automatic measurement of coordinates of signalized points centres on 2D images requires the use of matching operators. Based on matching operators analysis, four methods of measurement of points coordinates with subpixel accuracy were selected for further detailed research from the Area Based Matching and Feature Based Matching group . These methods are:. Center of gravity operator. Center weighted method . Cross correlation . Least Squares Matching A special software called .Matching. was created in Delphi 7 programming language in order to carry out the research. The above mentioned four procedures of matching were implemented in the software. The application is created for the measurement in semiautomatic mode of pixel coordinates of signalized points registered on digital images of any resolution. The matching may be carried out in greyscale [0, 255]. On colour images it is carried out in channels R, G, B and brightness I, which is calculated according to the following formula: The created application is characterized by user-friendly interface, which allows, among others, functional visualization of images and of the current work mode, defining areas of interest and naming them, determining calculation parameters, displaying measurement results in a table, recording the results on a disc in one of two formats, exporting the results to a text file etc. The application has all typical functions of Windows applications. Execution of measurements in cross-correlation and LSM methods is aided by automatic calcuation by the center weighted method or by manual determining of template coordinates. In the modified center weighted method image filtration by a gradient filter . the Sobel operator . is used. The Gauss elimination was used to solve the linearized equations system in programming of the LSM method . Research on accuracy and quality of matching methods was carried out on synthetic and real images of 2D test field with 35 targets. Synthetic colour 24 Bit digital images of 2.1K×1.5K were generated and recorded in the BMP file format. The images of the real test field with 35 targets were taken by Kodak DC 4800 (sensor CCD, 3.1 millions pixels, image resolution 2.2K×1.4K) compact type digital camera and by SLR digital camera Kodak DCS Pro 14n (sensor CMOS, 13.7 millions pixels, image resolution 4.5K×3K). I ?0.299R ??0.587G??0.114?B Research on matching methods accuracy for synthetic and real images in different orientations of the images and sizes of the targets was carried out in the brightness channel I and independently in the R, G, B channels. The results of the matching methods examined were assessed by means of mean square residual rx , ry for measured pixel coordinates. There is no significant difference between results of matching procedures for each R, G, B channel, as well as monochromatic brightness I with 8 Bit depth. In comparison with the results of the LSM method, the biggest differences, regardless of the size of sygnalized point, of the order of . +-1.3 pixels on average for synthetic images and +-1.6 pixels for real images, are achieved while using the center of gravity operator. Average diffrences in the cross correlation method amount to +-0.3 pixels for synthetic images and +--0.55 pixels for real images. There is no significant difference (š0.02 pixels) between the results obtained by center weighted method for both types of images and the pixel coordinates achieved by the LSM method. The matching of images registered with Kodak DC4800 and Kodak DCS Pro 14n cameras brings the smallest residuals in the green channel G, and the biggest in red (R) and blue (B) channels. This is the consequence of of the Bayer.s filter used and for the weights used during interpolation in defining R, G, B colors for a given pixel. The results of the research proved, that the diameter of 5÷15 pixels is the optimal size of targets. Big targets of the diameter of 25 pixels and more significantly extend the time of the matching and result in decrease of positioning accuracy. The analysis of impact of each component R, G, B on effectiveness and accuracy of matching procedures should be carried out in automatic measurements with sub pixel accuracy, as well as in elaborations combining multisensoral digital visual data.

10

Trójwymiarowe modelowanie obiektu architektonicznego

Bujakiewicz A., Zawieska D., Kowalczyk M.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2003

|

Vol. 13b

325--337

PL

Metody fotogrametrii cyfrowej są używane dla realizacji wielu zadań pomiarowych w różnych zastosowaniach bliskiego zasięgu. Coraz bardziej popularne w ostatnich latach „3D Architektoniczne Systemy Informacji”, zawierają zintegrowane dane geometryczne i tematyczne, dotyczące trójwymiarowych rzeczywistych modeli budowli i zabytków historycznych, rekonstruowanych w oparciu o obrazy cyfrowe. Zintegrowane dane z bazy topograficznej, wspomaganej metodami fotogrametrii lotniczej oraz z architektonicznych systemów informacji, tworzonych w oparciu o obrazy cyfrowe bliskiego zasięgu, współpracują z systemami CAD/GIS w celu tworzenia relacyjnych baz danych. W niniejszym referacie przedstawiono próbę modelowania trójwymiarowego obiektu architektonicznego w oparciu o obrazy uzyskane aparatem cyfrowym. Do tego celu wykorzystano dwa aparaty cyfrowe Olympus E-10 i Nikon E990 dla których zostały przed etapem pomiaru określone parametry orientacji wewnętrznej oraz parametry opisujące wpływy błędów systematycznych. W celu rekonstrukcji modeli wybranych fragmentów konstrukcji architektonicznych wykorzystano program Orient/Orpheus, który umożliwił stworzenie modelu rzeczywistego obiektu tj. zarówno szkieletu badanej części konstrukcji jak i nałożenie tekstury na wybrane powierzchnie. Ze względu na właściwą orientację zdjęć i korekcję współrzędnych punktów obrazu o wpływy błędów systematycznych, uzyskano zadawalającą dokładność odtworzenia kształtu modelu konstrukcji architektonicznej.

EN

Digital photogrammetry methods are used to solve various tasks of close range applications. The 3D Architectural Information Systems, which have been implemented in recent years, contain the integrated geometric data and semantic information on 3D realistic models of monuments and buildings reconstructed on base of digital imagery. The integrated data from Topographical Information System and 3D Architectural Information Systems, supported by aerial photogrammetry and close range photogrammetry respectively, are interconnected to the CAD/GIS system for generation of the relational data base. In this paper, the 3D modeling of the chosen architectural structure has been made on base of digital images taken with two amateur digital cameras; Olympus E-10 and Nikon E990. Both cameras had been calibrated a’priori to determine the parameters of interior orientation and image systematic errors. The 3D models of two parts of the architectural structure were reconstructed with the use of the Orient/Orpheus package, which allowed to generate the Visually Realistic Model (VRM) of the object, containing the Numerical Frame of Reference (NFR) for structure and Texture Image Database (TID) for the selected surfaces. It has been shown, that the suitable accuracy of 3D modeling of structure is received when the proper accuracy of correction for the image systematic errors and interior and exterior orientation of photographs are prevented.

11

Kalibracja równoczesna aparatu cyfrowego Kodak DC4800 w procesie fotogrametrycznego pomiaru punktów w bliskim zasięgu

Sawicki P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2003

|

Vol. 13b

457--466

PL

W fotogrametrii bliskiego zasięgu aktualnym zagadnieniem jest badanie technik kalibracji oraz praktycznych możliwości zastosowania niemetrycznych aparatów cyfrowych typu compact w pomiarach metrologicznych, rekonstrukcji inżynierskiej as-built, w inwentaryzacji architektonicznej etc. Możliwości i warunki kalibracji aparatu cyfrowego typu compact Kodak DC 4800 o rozdzielczości 2.2 K × 1.4 K pikseli, badano w warunkach praktycznego pomiaru przemysłowego kotła parowego. 24 fotopunkty wyznaczono z dokładnością mX,Z = ±0.2 mm i mY = ±0.3 mm. Wykonano 16 zdjęć słabo zbieżnych. Punkty na obrazach cyfrowych pomierzono w trybie semiautomatycznym metodą matching’u LSM i manualnie. Kalibrację aparatu cyfrowego wykonano przy użyciu metody kalibracji równoczesnej on-the-job, stosując model korekcji błędów systematycznych wg Luhmann’a. Parametry kalibracji aparatu cyfrowego i terratriangulację rozwiązano metodą wiązek przy użyciu programu PICTRAN B. W procesie kalibracji równoczesnej występują istotne korelacje między wyznaczanymi parametrami, co nie obniża dokładności fotogrametrycznego wyznaczenia współrzędnych punktów. Użycie tych parametrów jako stałe do innych rozwiązań spowoduje zafałszowanie wyników obliczeń. Metoda kalibracji równoczesnej on-the-job niemetrycznego aparatu cyfrowego najdokładniej odpowiada rzeczywistym warunkom rejestracji i reprezentuje optymalny model funkcjonalny analitycznego opracowania. Metoda ta umożliwia otrzymanie najwyższej dokładności fotogrametrycznego wyznaczenia punktów.

EN

A current issue in close range photogtammetry is the calibration of non-metric digital cameras and their use for photogrammetric points measurement. In the research the test object, i.e. an industrial steam boiler and its technical infrastructure, was recorded using a non-metric digital camera of the compact type Kodak DC4800 with 2.2 K × 1.4 K resolution, to realize as-built documentation. The digital camera was calibrated by means of the simultaneous on-the-job calibration method. The calibration model allowing to determine the interior orientation cK , x′0 , y′0 and additional parameters modeling systematic errors of digital imaging, i.e., radial symmetric lens distortion A1 and A2 , tangential B1 and decentring distortion B2 , scale factor C1 in x and shear C2 , has been formulated by Luhmann. The phototriangulation of digital images with simultaneous calibration of digital camera was solved by means of a combined bundle adjustment of observations using the PICTRAN B software. The results obtained and the accuracy of digital camera simultaneous calibration are discussed in the paper. The simultaneous on-the-job calibration of a digital non-metric camera exactly fulfills real conditions of registration and represents an adequate functional model for analytical elaboration. It enables obtaining the highest accuracy of photogrammetric point measurement.