Skanowanie - to proces zamiany obrazu analogowego (w postaci diapozytywów i negatywów) zdjęć lotniczych na obraz cyfrowy. Negatyw i diapozytyw to materiały źródłowe. W trakcie skanowania, skaner analizuje barwę lub stopień szarości obrazu źródłowego. Najmniejszy element objęty analizą nazywamy pikselem (elementarna część obrazu).
Rozdzielczość skanowania - to liczba pikseli na odcinku jednego cala (dot per inch), często rozdzielczość określa się wielkością piksela w mikrometrach.
Radiometryczna rozdzielczość skanowania - (głębia skanowania) określa zdolność skanera do rozróżniania ilości poziomów szarości lub koloru. Obrazy zapisane 24 bitową głębią charakteryzują się pikselami opisywanymi trzema wartościami 8 bitowymi: czerwień, zieleń, niebieski (RGB). W praktyce oznacza to możliwość rozróżniania 16,7 mln kolorów. 2^24 = 16 777 216
Skanery fotogrametryczne powinny spełniać wymagania techniczne:
1.Dokładność geometryczna nie gorsza niż +- 2mikrometry
2.Skanowanie w systemie RGB z głębią 24bit/piksel
3.Dokładność radiometryczna określona błędem średnim nie większym niż 5 stopni szarości w skali 0-255
4.Możlowiść skanowania materiałów(zarówno negatywów jak i diapozytywów)
5.Rozdzielczość optyczna w zakresie 10-30mikrometrów (nie mniejsza niż 14)
6.Możliwość regulacji czasu ekspozycji, co pozwala osiągnąć lepszą dynamikę skanowania obrazu
7.Musi posiadać możliwość wykonania kalibracji
Kalibracja nośnika - polega na określeniu dokładności nośnika na podstawie siatki wzorcowej. Kalibracja nośnika powinna być wykonywana:
1.przed każdym większym projektem (nie rzadziej niż co 3 miesiące)
2.we wszystkich przypadkach kiedy mamy uzasadnione przypuszczenie, że parametry precyzji skanowania mogły ulec zmianie i nie zostanie zachowana dokładność pozycjonowania z błędem <2mikrometry
Kalibracja radiometryczna - to ustawienie tablicy korekcji dla wszystkich elementów kamery CCD. Należy ją przeprowadzić:
1.po każdym wyłączeniu układu zasilającego sensor
2.w przypadku, gdy na jednolitych tonalnie, zeskanowanych obrazach (np. powierzchnia wody) dostrzegamy regularne plamy o różnych poziomach jasności
Automatyczne przewijanie - automatyczne wyrównanie do ramki, dokładne skanowanie użytecznego obrazu zdjęcia, skaner wyszukuje znaczki tłowe, jest w stanie przesunąć zdjęcie jeżeli jest krzywa rolka.
Zasady doboru piksela skanowania:
1.Skala zdjęć (1:m)
2.Przewidywana skala opracowania (1:M)
3.Planowana rozdzielczość terenowa (wielkość piksela ortoobrazu w jednostkach terenowych)
4.Fotograficzna zdolność rozdzielcza układu, film lotniczy - kamera lotnicza
5.W przypadku druku, założenia te powinny wynikać z planowanego rodzaju druku
Zdolność rozdzielcza układu optycznego:
Ro=1/2g, Re=1/2g, 1/R=1/Ro+1/Re (140 par linii/mm)
Dobór piksela skanowania - rozdzielczość skanowania nie powinna być mniejsza od obliczonej na podstawie poniższego wzoru: K=m2/M, RS=320*K [dpi] lub RS=80/K [mm], gdzie K-przekładnia skalowa, RS-rozdzielczość skanowania, m2-mianownik skali zdjęcia, M-mianownik skali opracowania. PRZYKŁAD: 1:m2 =1:25000, 1:M=1:5000 -> K=5
RS=320*5=1600dpi lub RS=80/5=16mikrometrów
Dobór wielkości piksela skanowania ma bezpośredni wpływ na rozmiary zbiorów rastrowych zdjęć lotniczych. I=n*log2m, np. 8b=256, n-liczba pikseli, I-pojemność, m-liczba stanów możliwych do przyjęcia przez dany piksel
ZADANIA:
1. RS[dpi] -> RS[µm]
1600 dpi -> 1600pic/cal
1pix=25,4mm/1600 = 0,015875mm
2. 20[µm] -> dpi
Dpi=25,4mm/0,020mm = 1270dpi
3. lx=150,4, ly=98,8
Rozdz. 400dpi, 1piksel=2,54mm/400dpi=0,00635mm
nx=150,4/0,00635=2369, n=nx*ny,n=368614
4. jaka jest pojemność obrazka w trybie RGB, zeskanowanego w rozdzielczości 400dpi
m=1677216, log216777216=24,I=3686164*24b=10,5Mb
*jeśli zwiększymy dwukrotnie rozdzielczość to pojemność będzie cztery razy większa (bo lx i ly zwiększyły się dwukrotnie)
Schemat cyfrowego opracowania zdjęć w oprogramowaniu:
Orientacja wewnętrzna - orientacja wzajemna i bezwzględna -epipolarne przetwarzanie zdjęć
Orientacja wewnętrzna zdjęć - wykonywana w celu rekonstrukcji wiązek promieni rzutujących. W metodach cyfrowego opracowania zdjęć etap orientacji wewnętrznej jest transformacją (płaską) współrzędnych xy. Przeprowadza się ją w celu:
1.Odtworzenia elementów orientacji wewnętrznej
2.W celu usunięcia deformacji geometrycznej zdjęcia (błędy skanowania, skurcz filmu, niepłaskość ramki tłowej)
Dane do orientacji wewnętrznej: wprowadzamy przy definiowaniu kamery wartości metryki kalibracji kamery:
-Xo,Yo, Ck
-współrzędne tłowe wszystkich znaczków tłowych
-wartości opisujące dystorsję
Metody transformacji
Izometryczna - 3 parametrowa, min. Ilość p. jednoimiennych: 2, 4 równania + 4 niewiadome
Helmerta - konforemna, 4p. l.p.j: 2, wiernokątna przez podobieństwo, zmiana skali jednolita, obrót, translacja, 4 równania + 4 niewiadome
Afiniczna - 6p. l.p.j: 3, zmiana skali różna wzdłuż osi x i y, obrót układu, translacja, uwzględnienie nieprostopadłości osi, 6 równań + 6 niewiadomych
Bilinearna - 8p. l.p.j:4 (to samo co w afinicznej), 8 równań + 8 niewiadomych
Rzutowa - 8p. l.p.j:4 (żadne z pośród 3 punktów nie mogą leżeć na jednej prostej, eliminuje zniekształcenia perspektywiczne (jako jedyna).
Rodzaje fotogrametrycznych stacji cyfrowych:
1.Mono, która używana jest jedynie do opracowań obrazow 2D (np. podczas digitalizacji szczegółów ortofotomapy na ekranie monitora)
2.Stereo, używana głównie do opracowań map numerycznych na drodze stereo digitalizacji (model stereoskopowy 3D obserwowany na ekranie monitora np. przez specjalne okulary nazywane autografami cyfrowymi , nie każdy autograf jest stacją cyfrową, DIGITALIZACJA)
3.Stacja posiadająca możliwość wykonania aerotriangulacji metodą korelacji obrazów (punkty wiążące są automatycznie wyszukiwane i przenoszone na wszystkie zdjęcia, w których punkty występują AEROTRIANGULACJA)
4.Stacje, które posiadają możliwość automatycznego generowania NMT i NMPT 9oraz ich edycji i filtracji) metodami korelacji obrazów oraz ich stereoskopowej edycji i filtracji NMT
5.posiadające moduł do generowania ortoobrazów i ich mozaikowania oraz opracowania ortofotomap cyfrowych ORTOREKTYFIKACJA
Metody obserwacji stereoskopowej:
1.Poprzez podział monitora na dwie części: obraz lewy jest na lewej części, obraz prawy na prawej, obserwację modelu 3D przeprowadzamy przez stereoskop zwierciadlany
2.Metoda anaglifowa: obraz lewy wyświetlany jest w kolorze czerwonym, obraz prawy niebieski lub zielony, obserwację modelu prowadzi się przez okulary z takimi samymi filtrami (nie można obserwować obrazów barwnych i grafiki barwnej nałożonej na obraz)
3.met. polaryzacji pasywnej: obserwacja modelu nastepuje przez okulary polaryzacyjne, które powodują, że do lewego oka wpada tylko obraz lewego zdjęcia (spolaryzowanego pionowo), a do prawego - tylko prawy (spolaryzowany poziomo). Obrazy wyświetlane są naprzemiennie z częstotliwością 120Hz i są zsynchronizowane z ekranem polaryzacyjnym założonym przed monitorem
4. poprzez aktywne okulary ciekłokrystaliczne LCD - obrazy naprzemiennie wyświetlane są na ekranie z częst. 120 Hz - synchronizacja wyświetlanego obrazu odpowiednio w lewym bądź prawym okularze uzyskiwana jest poprzez promienie IR wysyłane przez emiter i odbierane przez czujnik promieniowanie IR umieszczonym w oprawie okularów stereoskopowych.
Przygotowanie bloku zdjęć:
-Automatyczny proces formowania bloku zdjęć
-Numerowanie szeregów
-Orientacja wewnętrzna
-Numeracja zdjęć
-Piramidy obrazu
Obrazy piramidalne - są zredukowanymi wersjami obrazu poprzedniego. Tworzą one hierarchiczną strukturę obrazów o zmniejszającej się wielkości i rozdzielczości.
Oś rdzenna - prosta, która zawiera bazę fotografowania
Punkty rdzenne - punkty przebicia płaszczyzn zdjęć przez promienie rdzenne
Promień rdzenny - prosta (linia) między punktem w terenie a punktem odfotografowanym
Płaszczyzna rdzenna - płaszczyzna przechodząca przez punkty S1, S2, A, baza fotografowania i punkt terenowy A, jeżeli określimy dokładne położenie promieni rdzennych
Promień rdzenny - krawędź przecięcia zdjęcia promieniem rdzennym
Metody korelacji obrazów cyfrowych - stosowane są do automatycznego wyszukiwania pomiaru punktów homologicznych na dwóch lub więcej obrazach.
Metody korelacji obrazów:
Area Based Matching (ABM) - bazuje na dopasowaniu powierzchni, można tu wyróżnić dwa sposoby: 1.algorytm obliczający współczynnik korelacji w obszarze dopasowanych punktów, 2. Dopasowanie punktów metodą najmniejszych kwadratów
Feature Based Matching - metoda opierająca się na dopasowaniu szczegółów: elementy punktowe, liniowe i powierzchniowe to szczegóły, które są brane pod uwagę przy dopasowaniu
Relational Matching (Symbolic Matching) - nie porównujemy już bezpośrednio obiektów, tylko tworzymy relacje między nimi. Określamy cechy danego obiektu (geometryczne)