Fotogrametria cyfrowa

Transkrypt

1 Fotogrametria cyfrowa Ćwiczenia Uniwersytet Rolniczy Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii

2 Dane kontaktowe : mgr inż. Magda Pluta kontakt@magdapluta.pl Strona internetowa: Konsultacje: czwartek, godz Pokój: 226 Sekcja Fotogrametrii

3 Plan semestru 20 godzin/ semestr Teoria + Praktyka

4 Zaliczenie semestru Warunkiem zaliczenia jest oddanie wszystkich ćwiczeń oraz zaliczenie kolokwium oraz uzyskanie średniej ocen na poziomie 3.0, a także spełnienie warunku obecności na zajęciach. Obecność na zajęciach: 1 nieobecność nieusprawiedliwiona pozostałe nieobecności usprawiedliwione zwolnieniem lekarskim w przypadku większej liczby nieobecności nieusprawiedliwionych - brak zaliczenia semestru.

5 Ćwiczenia: ćwiczenia do wykonania samodzielnie, zadane po zajęciach mail: format pdf, czas wykonania: 2 tyg. od daty zadania, czas sprawdzenia: 2 tyg. od dnia otrzymania. w przypadku błędnie wykonanego ćwiczenia ( błędy merytoryczne ) ćwiczenia podlegają zwrotowi. Czas poprawy zwróconego ćwiczenia 1 tydzień, każda poprawa obniża ocenę o pół stopnia w stosunku do oceny wyjściowej uzyskanej za ćwiczenie zwrócone do poprawy. ćwiczenie nie oddane w terminie uznane będzie za niezaliczone, ocena niedostateczna, obowiązek oddania ćwiczenia przed zakończeniem semestru. W przypadku nieoddania wszystkich ćwiczeń - brak zaliczenia semestru. ćwiczenia oceniane będą pod kątem merytorycznym, estetycznym, sposobie podejścia do tematu w przypadku ćwiczeń rażąco podobnych do siebie wszystkie tematy otrzymują ocenę niedostateczną ocena wyliczana będzie jako średnia arytmetyczna z otrzymanych ocen za ćwiczenia ( liczone są wszystkie oceny ) nieobecność na zajęciach nie zwalnia z obowiązku wykonania ćwiczenia zadanego na tych zajęciach.

6 Kolokwium zaliczeniowe: Przewidziane jest jedno kolokwium pisemne z materiału omawianego na zajęciach oraz materiału opracowanego w ćwiczeniach. Kolokwium będzie dotyczyło podstawowych zagadnień. Drugi termin jest ustny i będzie dotyczył osób, które nie zaliczą terminu I, będą chciały poprawić ocenę z terminu I, zostaną przyłapani na ściągani

7 Kilka słów o fotogrametrii cyfrowej Mniejsze błędy

8 Zdjęcie fotograficzne Zdjęcie cyfrowe rzut środkowy błona, płyta, papier fotogrametria analityczna zbiór punktów o wsp. x, y, układ znaczków tłowych matryca CCD, CMOS Przetwarzanie komputerowe, algorytmy zbiór elementów pikseli, macierz n * m

9 matryca zasada działania Podzielona na piksele Elementy światłoczułe Foton zjawisko fotoelektryczne wytrącenie elektronu dodatnio naładowana studnia potencjału Dłuższa ekspozycja = więcej zgromadzonych elektronów Policzenie elektronów dla wszystkich kolumn - informacja ile światła padło na każdy piksel Przetworzenie sygnału przez przetwornik cyfrowy

10 Jak powstaje obraz na matrycy? Źródło światła oświetla scenę, odbijając światło od wszystkich znajdujących się na niej elementów Światło odbite od sceny trafia przez obiektyw i jest rzutowane na matrycę światłoczułą znajdującą się wewnątrz aparatu Światło przechodzi przez zestaw filtrów kolorystycznych umieszczonych przed matrycą, przepuszczających tylko jedną składową koloru (czerwoną, zieloną lub niebieską) Fotodiody znajdujące się we wgłębieniach elementów światłoczułych, którymi pokryta jest matryca światłoczuła, rejestrują natężenie fali światła o danym kolorze w każdym punkcie, przekształcając natężenie światła w ładunek elektryczny. Im więcej światła dotarło do danej fotodiody, tym większy ładunek elektryczny został przez nią zgromadzony Po zakończeniu naświetlania, dane zgromadzone przez fotodiody zostają odczytywane i zapisywane do macierzy, której elementy reprezentują piksele obrazu, póki co każdy piksel zawiera informację tylko o jednej składowej koloru (czerwonej, niebieskiej lub zielonej) W celu uzupełnienia brakujących informacji o składowych koloru, macierz zostaje przetworzona

11 Dorozhynskyy O., Wrona T. Podstawy fotogrametrii

12 Piksel obrazu Najmniejszy element tworzący plik graficzny. Więcej pikseli = lepsza jakość ( lepsza rozdzielczość obrazu )

13 Podsumowanie 1. Zdjęcie fotograficzne 2. Zdjęcie cyfrowe 3. Zasada działania matrycy cyfrowej 4. Piksel obrazu Ćwiczenie do wykonania 1. Różnica pomiędzy matrycą CCD a CMOS

14 Lustrzanka cyfrowa Rejestracja na matrycy Duża rozdzielczość

15 Budowa 1. Budowa mechaniczna korpusu 2. Bagnet 3. Mechanizm lustra 4. Migawka 5. Układ celowniczy

16 Budowa mechaniczna korpusu Idealnie zaciemnione pudełko obiektyw materiał światłoczuły Wytrzymałość odlew ze stopu siluminu odporniejszy na utlenianie Odlew: jednoelementowa struktura przestrzenna bezpieczeństwo użytkowania cena a jakość Zewnętrzne poszycie ergonomia dopasowanie do kształtu i rozmiaru ludzkiej dłoni Ochrona przed czynnikami zewnętrznymi wilgoć, kurz

17 Bagnet mechaniczne połączenie obiektywu z korpusem przepływ informacji: ustawienie ostrości, przykmnięcie przesłony, zmiana ogniskowej CPU (central processing unit) stalowy pierścień przytwierdzony do korpusu

18 Lustro najbardziej charakterystyczny element lustro + migawka najbardziej obciążony podzespół, wymagana precyzja napęd lustra silnik elektryczny, dawniej - sprężyna ON Przed każdą ekspozycją lustro unosi się ku górze, umożliwiając naświetlenie matrycy. Natychmiast po ekspozycji lustro opada, pozwalając na kontynuowanie obserwacji obrazu na matówce OFF

19 Migawka decyduje o czasie naświetlania położona za lustrem dwa segmenty ( lamelki ), poruszanie w pionie Przed wyzwoleniem migawki Lamelki pierwszej grupy całkowicie rozsunięte, zasłaniają kadr, lamelki drugiej grupy zsunięte pod kadrem Wyzwolenie migawki lamelki zasłaniające kadr rozpoczynają ruch ku górze, stopniowo od dołu odsłaniając kadr i umożliwiając jego naświetlenie. Po osiągnięciu założonego czasu ekspozycji, ruch rozpoczynają lamelki drugiej grupy, zasłaniając kadr od dołu.

20 Układ celowniczy matówka pryzmat pentagonalny okular płaska, zmatowiona szyba precyzyjne ustawienie względem lustra obraz na matówce = obraz na matrycy wyświetlanie dodatkowych informacji zamiana wyświetlania obrazu powłoki przeciwodblaskowe jasność, jakość widzianego obrazu możliwość kompensacji wady wzroku punkt odsunięcia źrenicy soczewka skupiająca

21 Podsumowanie 1. Budowa mechaniczna korpusu 2. Bagnet 3. Mechanizm lustra 4. Migawka 5. Układ celowniczy

22 Kamery niemetryczne znajomość parametrów rzutowania odtworzenie wiązki rzutu środkowego położenie środka rzutów na zdjęciu znaczki tłowe, stała kamery stała kamery dystorsja

23 Dystorsja niejednakowe powiększenie lub zmniejszenie różnych części obrazu, w zależności od jego odległości od osi optycznej. w idealnym obiektywie kąt pod jakim promień wchodzi do obiektywu jest równy kątowi pod jakim wychodzi. W rzeczywistych obiektywach warunek ten jest niespełniony powoduje, że wiązka promieni skupiona w przedmiotowym punkcie węzłowym obiektywu, nie jest identyczna z wiązką wychodzącą z obrazowego punktu węzłowego obiektyw. radialna tangencjalna

24 Dystorsja Teoria: centryczne usytuowanie soczewek, płaszczyzna tłowa prostopadła do osi optycznej dystorsja radialna 1. Dystorsja symetryczna względem punktu głównego układu, oznacza to, że wszystkie punkty odwzorowane w takiej samej odległości (r) od O są przesunięte radialnie o taką samą wielkość - Δr 2. Kątowa wartość dystorsji radialnej Δα, będąca różnicą między kątem α - odchylenia promienia wchodzącego do obiektywu od osi optycznej i kątem α - odchylenia promienia wychodzącego, jest wielkością stałą dla danego obiektywu i danego kąta α 3. Liniowa wielkość dystorsji w płaszczyźnie tłowej Praktyka: niecentryczne usytuowanie soczewek, nieprostopadłe usytuowanie płaszczyzny tłowej do osi optycznej 1. Wektor dystorsji nie przechodzi przez O 2. Błąd dystorsji określają wtedy dwie składowe: radialna (Δr) - w kierunku radialnym i tangencjalna (Δt) - w kierunku prostopadłym do radialnego.

25 Wobec zaburzenia symetrii dystorsji, punkt główny O przestaje być punktem centralnym (radialnym). Do szczegółowych analiz przyjmuje się wtedy punkt najlepszej symetrii dystorsji S - względem którego symetria składników dystorsji jest najlepsza.

26 Abberacje Chromatyczna fale o różnej długości posiadają różne współczynniki załamania obrazem punktu będzie nieostra plamka fotoencyklopedia.wordpress.com

27 Sferyczna odmienne długości ogniskowania promieni świetlnych ze względu na ich położenie względem osi optycznej im dalej od osi optycznej, tym mocniejsze ugięcie promieni świetlnych zamiast punktu, otrzymujemy rozmytą plamkę stosowanie przysłony ograniczenie powierzchni wpadających promieni

28 Koma Wiązka promieni świetlnych wychodząca z punktu położonego poza osią optyczną po przejściu przez soczewkę nie zbiega się w punkcie lecz tworzy plamkę w kształcie przecinka zniekształcenie jest tym większe im dalej od osi układu znajduje się źródło światła.

29 Astygmatyzm Wyróżnimy promienie biegnące względem siebie w płaszczyznach prostopadłych - w soczewce przebywają dwie różne drogi optyczne. Promienie w płaszczyźnie pionowej zostaną skupione w ognisku I a w dla płaszczyzny poziomej w ognisku II. Obraz punktu w ognisku I będzie linią poziomą, a w ognisku II jako odcinek pionowy. Ponieważ obraz tworzą wszystkie promienie znajdujące się w obwodzie soczewki obraz punktu przedstawi się w postaci owalu, którego wydłużenie lub skręcenie będzie zależał od ustawienie płaszczyzn.

30 Na następne zajęcia: 1.Przynieść aparat fotograficzny 2.Zapoznać się z instrukcją kalibracji

31

32 Elementy orientacji wewnętrznej stała kamery ( Ck ) + współrzędne punktu głównego ( Xo, Yo ) w układzie wyznaczonym przez znaczki tłowe; Ich znajomość jest niezbędna do rekonstrukcji wiązki promieni rzucających

33 Skaning laserowy budynku dydaktycznego Tomasz Noszczyk, Łukasz Mikołajczyk

34 Bibliografia Dr inż. Regina Tokarczyk, Mgr inż. Iwona Stanios, Kalibracja cyfrowego aparatu fotograficznego z wykorzystaniem darmowej wersji programu Aerosys Dorozhynskyy O., Wrona T. Podstawy fotogrametrii Wydawnictwo Politechniki, Lwowskiej, Kraków Lwów 2002 r