Ракурс
English info@racurs.ru

Статьи и презентации

Библиография PHOTOMOD

Опыт пользователей

Учебные материалы

Материалы конкурса PHOTOMOD Lite

Вики — фотограмметрия

 НОВОСТИ  О КОМПАНИИ  ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ  ДАННЫЕ ДЗЗ  УСЛУГИ  ОБУЧЕНИЕ  ПОДДЕРЖКА  БИБЛИОТЕКА  КОНТАКТЫ  ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 
 Статьи и презентации  Вики — Фотограмметрия 

Фотограмметрическая обработка данных цифровой камеры UltraCAMD в PHOTOMOD 4.1

М. Боруманд, M. Н. Дуст (NPR Co, Иран)

Скачать эту статью (PDF, 3 MB)

Введение

Начиная с 1997 года, фирма Nama Pardaz Rayaneh (NPR) является эксклюзивным дистрибьютором компании Ракурс в Иране. Наряду с этим, NPR предоставляет оборудование для решения различных задач в области ГИС, в том числе приборы для полевых измерений, аэро- и наземные лазерные сканеры. Сотрудничество с компанией Ракурс началось с PHOTOMOD версии 2. В настоящее время цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD является самым известным и недорогим фотограмметрическим программным пакетом, использующимся в большинстве геодезических учебных заведений Ирана, а также в пяти ведущих геодезических консалтинговых компаниях. В связи с этим можно говорить о том, что инженеры и студенты в области картографии и ГИС хорошо знакомы с системой PHOTOMOD. Одним из наиболее успешных проектов, осуществленных NPR в 2005 году, стала продажа UltraCAMD — цифровой фотограмметрической крупноформатной аэрокамеры в NGO (National Geographic Organization). Именно тогда в Иране впервые применили PHOTOMOD для обработки цифровых аэроснимков.

1.Технические характеристики камеры и обработанных снимков

Все снимки были получены цифровой крупноформатной камерой UltraCAMD , подробные характеристики которой перечислены ниже.

  • Фокусное расстояние: 101.4 мм;
  • Размер изображения: 11500 пикселов поперек маршрута и 7500 пикселов вдоль маршрута; 350 Мб на каждое изображение;
  • Размер пиксела: 9 микрон;
  • GPS/IMU (оборудуется по дополнительному заказу), в этом проекте прямые данные геопозиционирования не принимались в расчет, и геопривязка проводилась по наземным опорным точкам;
  • Объем изображения: около 87 Мегапикселов;
  • Спектральные зоны: панхроматическая, RGB, БИК
  • Масштаб изображения: 1:10 000
  • Параметры дисторсии: учитываются обрабатывающей программой (OPC).

2.Конфигурация PHOTOMOD

В процессе работы над проектом использовались 2 версии PHOTOMOD. Более ранняя версия — PHOTOMOD 3.8 в свое время не поддерживала полностью автоматический режим измерения точек. Вторая версия — PHOTOMOD 4.0, по сравнению с 3.8, дополнена программным модулем ААT (Automated Aerial Triangulating). В разделе описания проекта есть сравнение версий 3.8 и 4.0 по времени, необходимому для выполнения измерения связующих точек.

Использованные модули:

  • PHOTOMOD Montage desktop
  • PHOTOMOD AAT
  • PHOTOMOD AT
  • PHOTOMOD Solver
  • PHOTOMOD DTM
  • PHOTOMOD StereoLink

3.Конфигурация компьютера

Компьютер, на котором выполнялся проект, имел следующую конфигурацию:

  • Монитор: LG CRT FLATRON700P 17, с поддержкой вертикальной кадровой частоты не ниже 120 Гц;
  • Видеокарта: NVIDIA Quadro 4 700 XGL, с частотой 120Гц;
  • Оперативная память: 1ГБ;
  • Процессор: Pentium-4/3.0 ГГц;
  • Мышь: 3D GeoMouse с 16 функциональными клавишами;
  • Затворные очки IBIK и беспроводные затворные очки NewVision.

4.Поэтапное описание работы над проектом

Ввод характеристик камеры

Файл, содержащий данные калибровки камеры, был создан в программном модуле Montage Desktop PHOTOMOD с помощью инструмента Редактор камер

В таблице 1 указаны калибровочные параметры камеры.
Таблица 1. Калибровочные параметры камеры
Формат матрицы
Вдоль маршрута 67,5 мм 7500 пикселей
Поперек маршрута 103,5 мм 11500 пикселей
Координаты углов матрицы
(-33,75 мм, -51,75 мм) (33,75 мм, 51,75 мм)
Размер пикселя 9 микрон х 9 микрон (0,009 мм х 0,009 мм)
Фокусное расстояние
101.4 мм ±0,002 мм
Главная точка
Хо 0,000 мм 0 пикселей по оси Х ±0,002 мм
0,180 мм 20 пикселей по оси Y ±0,002 мм
Дисторсия линзы Остаточная дисторсия меньше 0,002 мм

Исходя из того, что PHOTOMOD принимает за начало координат левый нижний пиксель изображения, а начало координат в системе цифровых снимков совпадает с левым верхним пикселем, координаты главной точки изображения пересчитываются из системы координат снимка в систему координат PHOTOMOD следующим образом:

Хо (новая) мм = ((Размер в пикселах по оси Х/2) + Хо (в пикселах))*0,009

Yо (новая) мм = ((Размер в пикселах по оси Y/2) + Yо (в пикселах)-1)*0,009

Хо (новая) мм = ((7500/2)+0,00)*0,009=33,75 мм (3750 пикселов)

Yо (новая) мм = ((11 500/2)+20-1)*0,009=51 921 мм (5769 пикселов)

Рисунок 1. Координаты главной точки

На рисунке 2 показано как вышеуказанные параметры вводились в PHOTOMOD Montage Desktop.

Рисунок 2. Калибровочные параметры в PHOTOMOD Montage Desktop

Создание проекта и формирование блока изображений

Создание проекта и формирование блока изображений — это первый шаг в работе с PHOTOMOD. Система координат и проекция — WGS 84 / UTM зона 24N соответственно. Территория, покрытая съемкой — город Грац в Австрии, а приблизительный масштаб снимков 1:10 000.

Импортирование снимков производилось посредством PHOTOMOD Montage Desktop.

Контроль перекрытий снимков вдоль и поперек маршрутов производился после импорта изображений, с помощью специальной панели инструментов.

Однако PHOTOMOD располагает снимки согласно названиям их файлов (в алфавитном порядке, если название состоит из букв, или в порядке следования чисел, если названия файлов представляют собой номера). Поэтому, если потребуется, нужно изменить расположение снимков в блоке перед переходом на следующий этап АТ. Расположение снимков в маршрутах и расположение маршрутов показано на рис. 3.

Рисунок 3. Расположение снимков

Внутреннее ориентирование

Первый метод

Внутреннее ориентирование проводилось по координатам главной точки, значения которых (33.75 мм и 51,921 мм в системе координат PHOTOMOD) были заданы в окне "Камера" (рис.1). Измеренные координаты этой точки при внутреннем ориентировании были приняты за начало отсчета (0;0).

Второй метод

Существует еще один метод внутреннего ориентирования цифровых снимков. Координаты главной точки принимаются за начало отсчета (0;0) и вводятся в соответствующее поле окна "Камера". Тогда в окне "Внутреннее ориентирование" измеренные координаты этой точки будут (3750; 5769) пикселей. (Рис. 4).

Рисунок 4. Измерения, проводимые в окне внутреннего ориентирования, используя первый метод

Импортирование каталога наземных опорных точек и измерение их

Как было сказано в начале, UltraCAMD может быть оборудована GPS/IMU для прямого геопозиционирования, но в этом проекте GPS-данные были недоступны, и ориентирование проводилось по наземным опорным точкам. Фотоизображения опознаков для измерения наземных опорных точек на этом этапе показаны на рисунке 5.

Точка: G136
X:-64751.36
Y:218441.17
Z:419.16
Тип: Планово-высотные
№ тер-рии:8
№ района:6
Описание: описания нет
Рисунок 5. Пример фотоизображения для определения контрольных наземных точек

В этом проекте всего было измерено 29 опорных точек, несколько из них являлись контрольными, и использовались для проверки точности измерений. На рисунке 6 показано распределение опорных точек на блок-схеме.

Рисунок 6. Схема расположения опорных точек

Внутреннее и внешнее ориентирование

Для сравнения полуавтоматического и полностью автоматического режимов измерения связующих точек этот этап выполнялся в двух версиях 3.8 и 4.0. В итоге выяснилось, что измерение связующих точек в автоматическом режиме выполняется намного быстрее. Однако для отсканированных изображений успешное выполнение задачи автоматического измерения во многом зависит от радиометрического качества отсканированного изображения. В случае плохого радиометрического качества и наличия геометрических искажений по краям снимка программа выполняет измерения неконтрастных точек с ошибкой. В то же время проблем с измерением цифровых изображений практически не возникает.

Для автоматического измерения связующих точек в ААТ PHOTOMOD в соответствующем окне ААТ (рис.7) указывались следующие критерии:

  • Исходное перекрытие: 70% между снимками в маршруте и 50% между маршрутами.
  • Количество точек: 100 точек на каждый снимок и 20 между маршрутами.
  • Порог корреляции: 98% в снимках и в маршрутах.
  • Максимальный вертикальный параллакс: 0,01 мм (10 микрон) между снимками и в маршрутах.
  • Накидной монтаж и параметры измерения: параметры, заданные в окне ААТ по умолчанию, не изменялись.
  • Поля "Перенос" и "Отбраковка точек" помечались галочками.
Рисунок 7. Окно "ААТ"

Результаты выполнения этапа ААТ с перечисленными выше параметрами доступны для просмотра по ссылке Result of AAT.

Рисунок 8. Графическое представленние результатов измерения связующих точек в полностью автоматическом режиме

Около 3 000 точек было измерено и перенесено в течение 1 часа. После измерения были автоматически отсеяны "плохие точки". Несмотря на то, что функция "перенос опорных точек" выполнялась автоматически в процессе работы ААТ, некоторые из опорных точек пришлось переносить вручную в PHOTOMOD АТ.

Этап уравнивания блока

После всех автоматических и ручных измерений, а также переноса связующих и опорных точек происходит переход в программный модуль PHOTOMOD Solver. Основные параметры, которые задаются перед уравниванием, перечислены ниже:

  • Метод уравнивания: независимые стереопары.
  • Тип приемлемых ошибок: одинаковый для всех точек.
  • Допустимые значения ошибок: 0,2 (м) для XY (в плане) и 0,2 (м) для Z (по высоте).
  • Масштаб: 1:10 000.

Параметры внешнего ориентирования приведены в финальном отчете в градусах.

Отчет содержит каталоги точек и ошибки их измерения.

Полный текстовый файл отчета доступен по ссылке Final report on adjustment results

Обработка блока

  • Цифровые модели рельефа

    Было создано 12 цифровых моделей рельефа (DTM), объединенных в PHOTOMOD Montage Desktop. Локальные области с размером сетки 7 м были использованы для построения TIN. Для измерения пикетов учитывались значения корреляции, заданные по умолчанию. Применялись все пять существующих алгоритмов фильтрации. Размер сетки DEM — 2 метра. Ниже показано, что получилось на выходе данного этапа.

    Рисунок 9. Горизонтали, наложенные на ЦМР
    Рисунок 10. ЦМР в 3D окне (вертикальный масштаб увеличен)
    Рисунок 11. Объединенные TINы в 3D окне (вертикальный масштаб увеличен)
  • Цифровые модели рельефа. Горизонтали

    Сечение горизонталей составляет 5м, а минимальное число точек для построения контура — 20 шт.

    Рисунок 12. Горизонтали в 3D окне (вертикальный масштаб увеличен)
  • Мозаика

    Проект содержит 32 снимка, из которых была построена мозаика. Размер пикселя этой мозаики — 10 см. Для исправления смещения за рельеф применялась ЦМР, а также точки триангуляции. Для сглаживания линий совмещения снимков по яркости и контрастности использовалась функция "Выравнивание по средней яркости".

    Рисунок 13. Мозаика

Заключение

При использовании цифровых снимков автоматические измерения связующих точек производятся с большей точностью и достоверностью по сравнению с измерениями, проводимыми для отсканированных изображений. Кроме того, внешнее ориентирование производится намного быстрее с помощью прямых данных геопозиционирования, которые полностью поддерживаются PHOTOMOD в структуре PAT-B.

Подписка на новости 129366, г. Москва
ул. Ярославская, д. 13А, офис 15
Tel   (495) 720-51-27 (многоканальный)
Fax   (495) 720-51-28
Последнее обновление: 14.12.2017© Ракурс, 2004-2017