1 Digitální fotogrammetrická stanice (DPW) Systém kombinující HW a SW k provádění fotogrammetrických úloh na digitálních snímcích. První digitální fotogrammetrická stanice byla prezentována v Kyotu v r. 1988 na 16. kongresu ISPRS. Jedno či dvou monitorový systém, speciální vybavení oproti klasickému PC je vázáno na: výrazně vyšší paměťové nároky (RAM i vnější paměti – disková pole RAID), čipy pro HW kompresi (JPEG), dále MrSID, ECW kvalitní zobrazovací systém – speciální panoramatické obrazovky, speciální grafické adaptéry umožňující stereo vidění, speciální brýle 3D polohovací zařízení Digitální fotogrammetrická stanice (DPW) DPW - základní SW komponenty: Řízení, správa a distribuce dat Import naskenovaných obrazových dat Práce s vektorovými daty (CAD, GIS) a s DTM Základní radiometrická zvýraznění obrazu (práce s histogramem snímku, úpravy kontrastu, …) Vizualizace v mono a stereo režimu Interní a externí orientace Fotogrammetrický sběr dat (aerotriangulace), měření na snímku či stereopáru Automatické generování DTM, editace, základní úpravy, generování vrstevnic Základní prvky automatické segmentace a klasifikace obrazu Transformace souřadného systému, definování prvků kartografické projekce Mozaikování snímků a úprava mozaiky (radiometrie, vyrovnání styků, …) Tvorba ortofoto Nadstavby pro kartografické práce Příklady SW řešení digitální fotogrammetrie PRODUKT FIRMA WWW DVP DVP Geomatique www.dvp.ca SUMMIT Evolution DAT/EM Systems Int www.datem.com Z/I Imaging Zeiss, Intergraph www.ziimaging.com OrthoEngine PCI Geomatics www.pcigeomatics.com VirtuoZo VirtuoZo Systems Int. www.virtuozo.com.au SOCKET SET LH Systems www.lh-systems.com Softplotter Autometric www.autometric.com TNTmips MicroImages www.microimages.com DiAP ISM www.ismcorp.com OrthoMAX ERDAS www.erdas.com PhoTopol TopoL www.topol.cz Základní SW komponenty Imagestation (Intergraph) Základní práce s orientovaným modelem v prostředí digitální fotogrammetrické stanice • aerotriangulace • 3D vizualizace dat • měření a sběr dat (feature collection) • generování výškového modelu • tvorba ortofoto (diferenciální „překreslení“) 2 3D Vizualizace digitálních snímků Metody • Anaglyf • Stereoskop a půlená obrazovka či dva monitory • Pasivní polarizační systém • Speciální obrazovka využívající principu stereoskopického rastru • Tekuté krystaly • Chromo-Stereoskopie dossier_3dstereo.pdf Účel: • zlepšení procesu interpretace • zpřesnění výsledků měření • nové možnosti vizualizace dat Anaglyf 3D Vizualizace digitálních snímků Stereoskop a půlená obrazovka či dva monitory 3D Vizualizace digitálních snímků Pasivní polarizační systém 3D Vizualizace digitálních snímků Speciální obrazovky využívající principu stereoskopického rastru Tekuté krystaly 3 Chromo-Stereoskopie dossier_Chromo_Stereo.pdf Měření a sběr dat (3D feature collection) • manuální umísťování měřické značky na povrch modelu • automatické generování objektů (linií polygonů) • generování sítě bodů (aerotriangulace,…) terrain surface = object space x y z P‘ P‘‘ Pxyz object (terrain) co-ordinate system f f f = focal length P = object point P‘ = representation of P in the left photo P‘‘ = representation of P in the right photo C = projection centre base epipolar plane projection centres photos CC Měření a sběr dat (3D feature collection) • poloautomatické metody – vyhledávání linií, „doplňování“ geometrických tvarů, … Automatická extrakce budov Automatická extrakce budov – propojení dat z leteckého a laserového snímání Automatické vyhledávání linií (komunikací) - problém definování počátku a konce lnií - stíny, stromy, auta, změna povrchu - propojení segmentů do sítě 4 Vyhodnocení polohopisu • filtrace obrazu, ostření a detekce hran • segmentace obrazu • automatické rozpoznávání objektů (porovnávání se vzorem) • automatická, a poloautomatická vektorizace (předzpracování metodou vysokopásmové filtrace a generování linie vyhledáváním lokálních extrémů v předem definovaném okolí bodu) • opravy na pravoúhlost objektů, doplnění čtvrtého vrcholu čtyřúhelníka apod. Tvorba výškového modelu Tvorba výškového modelu • Digitální výškový model (DEM – digital elavation model) • Digitální model terénu (DTM – digital terrain model) • Digitální model povrchu (DSM – digital surface model) Automatické generování výškového modelu Obecný postup automatického generování DSM sestává z následujících kroků: 1. provedení vnitřní a vnější orientace stereopáru za pomoci vlícovacích bodů – nutné je určení snímkových a skutečných souřadnic těchto bodů a orientace s využitím kolineárních rovnic. 2. Definování vázacích bodů na překrývajících se částech všech fotografií – dobře identifikovatelných bodů v částech obrazu s dostatečným kontrastem. 3. Vyhledávání odpovídajících obrazů bodů na druhé fotografii v stereopáru (A. diferenciální překreslování B. obrazová korelace) 4. Výpočet výšky nalezeného bodu 5. Interpolace bodů do spojitého povrchu Automatické generování výškového modelu Nastavení parametrů modelu Automatické generování výškového modelu A. Diferenciální překreslování (stereoskopické vyhodnocování) • Je vytvořen zdánlivý 3D model zpracovávaného území. • Zpracovatel má k dispozici speciální polohovací zařízení, ovládané ve směru všech os x,y,z, které ovládá tzv. měřickou značku. • Polohovacím zařízením zpracovatel umísťuje měřickou značku tak, aby spočívala na terénu a zaznamená polohu bodu ve 3D. • Značku lze nastavit na konstantní výšku a snímat jednotlivé vrstevnice. • Jiný postup je založen na vytvoření sítě bodů podle předem zadaných parametrů. Souřadnice jsou měřeny pro uzly sítě. • DTM je vytvořen interpolací z uzlů sítě. • Manuální postup – zpracovatel postupně staví značku na povrch terénu se kombinuje s automatickým vytvořením kostry bodů, které jsou doplněny dalšími vhodnými (lomovými) body – hřbetnice a údolnice. • Hustotu zaměřovaných bodů lze měnit podle komplexnosti terénu. 5 Automatické generování výškového modelu Obrazová korelace • Automatické generování DSM založené na porovnávání obrazů • Snímková dvojice je orientována a převedena do epipolární projekce • Algoritmus na základě korelačního koeficientu jako míry podobnosti hledá polohu určitého bodu z levé fotografie na fotografii pravé. • Z rozdílu v poloze objektu na L a P fotografii lze zjistit horizontální paralaxu. • Velikost paralaxy je úměrná vzdálenosti objektu od snímacího systému. • Za předpokladu dostatečně přesné orientace modelu je tedy paralaxa nositelem informace o výšce objektu. Automatické generování výškového modelu • Vytvořené pole bodů (pixelů) obsahuje množství nesprávně určených dat, pro části obrazu nebylo nalezeno řešení obrazové korelace. • Je nutná editace, a úpravy • Detekce chyb (prahování, logická kontrola) • Filtrace obrazu, interpolace Automatické generování výškového modelu Vizualizace Podpora měření digitálního modelu terénu Kombinované (a) resp. meandrující (b) měření bodů • Zaměření terénních hran, hřbetnic, údolnic, význačných bodů. • Definice hranic měření resp. hranic vnějších prostorů • Manuální či automatické nastavování měřické značky v pravidelné síti bodů nad zdánlivým modelem • Obrazová korelace a výpočet horizontální paralaxy