Kamery naziemne. Wykonanie fotogrametrycznych zdjęć naziemnych.

Transkrypt

1 Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Fotogrametrii i Teledetekcji Temat ćwiczenia: Kamery naziemne. Wykonanie fotogrametrycznych zdjęć naziemnych.

2 Zagadnienia 1. Budowa fototeodolitu 2. Warunki fototeodolitu i ich sprawdzenie 3. Wyznaczenie elementów orientacji wewnętrznej 4. Wykonanie fotogrametrycznych zdjęć naziemnych.

3 Naziemne kamery fotogrametryczne Photheo 19/1318 UMK 10/1318

4 Cechy kamery naziemnej Możliwość osadzenia w spodarce, wymienność z teodolitem i sygnałami, Urządzenie do orientacji osi kamery w poziomie (orientownik), Możliwość poziomowania osi kamery (libella) lub pochylania jej o znaną wartość nominalną (libella nasadkowa), Znaczki tłowe podświetlane światłem rzucanym przez obiektyw lub sztucznym, Poziomowanie łącznicy znaczków tłowych za pomocą libelli, Numerator zdjęć, stała kamery oraz symbol zdjęcia stereogramu na ramce tłowej, Możliwa zmiana odległości obrazowej zmienne c k,

5 Budowa kamery Photheo 19/1318 i Wild P31

6 Photheo 19/1318 Kamera o stałej odległości obrazowej (c k = 190mm). Ogniskowana na odległość hiperfokalną. Odległość hiperfokalna to taka odległość nastawienia na ostro, przy której głębia ostrości sięga od połowy tej odległości do nieskończoności. Dla Photheo ostry obraz uzyskuje się dla obiektów umieszczonych od 25 m do nieskończoności. Obiektyw Ortoprotar, którego użyteczny kąt obrazu wynosi w kierunku poziomym 50 g i kierunku pionowym 38 g Obiektyw umieszczony na sankach i przesuwany w pionie skokowo co 5 mm - w górę 30 mm i w dół 45 mm Stała przysłona 1:25 Migawka kapturkowa Ramka tłowa w tylnej części korpusu kamery, na której znajdują się cztery znaczki tłowe, w postaci ostrzy z otworkami, realizujące układ współrzędnych tłowych Matówka zakładana na ramkę tłową (pozwala określić zasięg zdjęcia oraz pełni funkcję ochronną w stosunku do ramki tłowej)

7 Photheo 19/1318 Licznik zdjęć i pokrętło do ustawienia orientacji osi kamery znajduje się z lewej strony kamery Format zdjęć13 x 18 cm Dwie libelle krzyżowe Nasadka orientująca do ustawiania kąta zwrotu kamery w płaszczyźnie poziomej, którą cechuje: osadzenie centryczne na kamerze, koło poziome na stałe zamontowane do kamery, urządzenie odczytowe mikroskop z lunetą, luneta celownika posiada obiektyw o średnicy 20 mm i powiększeniu 21 krotnym, oś lunety łamana (zewnętrzna część osi odchylana ku górze i ku dołowi) wychylenie osi celowej w granicach ±20 G - odczytywane na kole pionowym

8 Warunki fototeodolitu 1. Oś optyczna obiektywu kamery jest prostopadła do płaszczyzny ramki tłowej to jest płaszczyzny obrazu, w której leżą znaczki tłowe i przebija ją w punkcie głównym. 2. Płaszczyzna obrazu ( tłowa ) w przypadku pionowego jej położenia powinna być równoległa do pionowej osi obrotu instrumentu. 3. Znaczki tłowe powinny leżeć w jednej płaszczyźnie, tak aby linie łączące przeciwległe znaczki przecinały się w punkcie głównym pod kątem prostym (gdyż tworzą one prostokątny układ współrzędnych tłowych ), przy czym prosta wyznaczająca oś X powinna być pozioma a oś Z pionowa to jest równoległa do pionowej osi obrotu instrumentu. 4. Przy odczycie 0 o 00 na kole poziomym, oś celowa lunety i oś optyczna obiektywu kamery powinny leżeć w jednej płaszczyźnie pionowej.

9 Warunki fototeodolitu c.d. 5. Konstrukcja kamery powinna być stabilna, zapewniająca stałość elementów orientacji wewnętrznej ( odległości obrazowej i położenia punktu głównego ), dzięki prawidłowemu dociskowi materiału światłoczułego do ramki tłowej. 6. W fototeodolicie o przesuwanym obiektywie ( Photeo 19/13x18 ) płaszczyzna w której się przesuwa obiektyw jest równoległa do płaszczyzny ramki tłowej. 7. Kamera i kasety powinny być światłoszczelne. 8. Libele i urządzenia do orientacji ( nasadka, teodolit ) powinny zabezpieczyć możliwość ustawienia lub wyznaczenia elementów orientacji zewnętrznej z żądaną dokładnością

10 Sprawdzenie warunków fototeodolitu Sprawdzenie warunku 2 i 6, a pośrednio warunku 1 Fotografowanie przy spoziomowanym instrumencie dwóch sznurów z zawieszonymi pionami. Piony tak zawieszone by ich obrazy były na skraju kliszy. Na stereokomparatorze badamy równoległość odtworzonych sznurów ( odchylenie od równoległości > 0.01 mm warunek nie spełniony) Sprawdzenie warunku 3 sprawdzenie równoległości linii pionowych do prostej łączącej znaczki tłowe przez pomiar współrzędnych tłowych na stereokomparatorze, sprawdzenie prostopadłości osi współrzędnych tłowych przez pomiar współrzędnych tłowych na stereokomparatorze, sprawdzenie poziomej linii łączącej znaczki tłowe precyzyjnym niwelatorem z mikroskopem optycznym. Sprawdzenie warunku 4 Za pomocą urządzenia rektyfikującego

11 Warunek 4 Photheo UMK

12 Sprawność działania libell krzyżowych Photheo Górowanie pęcherzyka libelli κ winno zapewnić poziomość łącznicy znaczków lewy-prawy

13 Sprawność działania libell krzyżowych Photheo Libella ω Górowanie pęcherzyka libelli ω winno zapewnić poziomość osi kamery

14 Budowa UMK 10/1318

15 Kamera UMK 10/1318 Kamera o zmiennej odległości obrazowej. Nastawienie ostrości odbywa się przez ustawienie na pierścieniu odległości przedmiotowej. Poprawki dc k do nominalnej odległości obrazowej odfotografowują się w płaszczyźnie ramki tłowej. Możliwość wykonywania zdjęć w przedziale odległości 1.4 Y i Kamera służy do wykonywania zdjęć naziemnych i lotniczych Obiektyw Lamegon (c k = 100, 200 lub 300 mm) Zmienna przysłona od 1:8 do 1:32 Migawka centralna wbudowana w obiektyw zapewniająca realizację czasów ekspozycji od T, B i 1 s do 1/400 s Możliwość pochylania osi obiektywu skokowo (±15º, ± 30º, +100 g ) Fotografowanie przy formacie poziomym i pionowym Możliwość fotografowania przy pionowej osi kamery Licznik zdjęć i pokrętło do ustawienia orientacji osi kamery znajduje się na obudowie kamery

16 Kamera UMK 10/1318 Ramka tłowa z podwójną rejestracją znaczków tłowych (mechaniczną i optyczną) Format zdjęć 13 x 18 cm Trzy libelle: pudełkowa, libella κ i libella ω Urządzenie orientujące w spodarce, najmniejsza działka 25 cc Możliwa synchronizacja dwóch kamer Kamera jest zasilana akumulatorem kadmowym i sterowana zdalnie za pomocą wyzwalanego ręcznie urządzenia sterującego.

17 Elementy orientacji wewnętrznej kamery Elementy orientacji wewnętrznej kamery (wielkości pozwalające na rekonstrukcję wiązki projekcyjnej zdjęcia) : - położenie punktu głównego, określone przez jego współrzędne tłowe x o, y o - odległość obrazowa kamery (c k ) Metody wyznaczenia elementów orientacji wewnętrznej kamery: Metody laboratoryjne, Metody polowe oparte na : zdjęciach siatek ( pól ) testowych, pomiarze liniowym i pomiarze kątów.

18 Wykonanie fotogrametrycznych zdjęć naziemnych 1. Wywiad terenowy 2. Projekt osnowy geodezyjnej i fotogrametrycznej, a w szczególności rozmieszczenia baz i punktów kontrolnych 3. Praca na stanowisku fototeodolitu - kolejność czynności przy fotografowaniu, - dane rejestrowane w dzienniku prac polowych 4. Obróbka laboratoryjna

19 Wybór stanowisk fototeodolitu Stanowisko powinno być wygodne dla ustawienia statywu i pracy obserwatora, nie występowało zakrywanie postronnymi przedmiotami ( drzewa, budowle ) Kąt nachylenia bazy nie powinien przekraczać 15 o (przy opracowaniu na stereoautografie 10 0 ), Pomiędzy punktami bazy powinna być bezpośrednia wizura, przy czym celowa nie powinna przechodzić zbyt blisko powierzchni ziemi lub innych przedmiotów (nie mniej niż 0,5 m ), Wyznaczenie współrzędnych końców bazy, w szczególności stanowiska lewego nie powinno nastręczać większej trudności, Powierzchnia i ilość martwych pól powinna być jak najmniejsza, Ilość baz powinna być minimalna ( co osiągniemy przez rozmieszczenie baz i wykonanie z tej samej bazy kilku rodzajów zdjęć ), Zasięg pionowy i poziomy był maksymalny, Układ baz był w przybliżeniu prostopadły do zasadniczego kierunku fotografowania

20 Wybór stanowisk fototeodolitu Przy wyborze stanowisk zdjęć wykonanych dla celów nietopograficznych istotne są: właściwa odległość od obiektu (gwarantująca ostrość i pożądaną dokładność) określony stosunek bazowy zabezpieczający wymaganą dokładność (skalę opracowania) odpowiedni zasięg stereogramu charakter opracowywanego obiektu

21 Trapez zasięgu stereogramu Y min = 4B

22 Czynności na stanowisku fototeodolitu Na każdej bazie należy wykonać następujące czynności: ustawienie instrumentu na punktach bazy, fotografowanie, pomiar długości i nachylenia bazy, pomiar kierunków poziomych i pionowych do punktów kontrolnych

23 Dziennik prac polowych Dziennik prac polowych zawiera : nazwę obiektu, nazwę instytucji wykonującej pomiary, nazwisko wykonawcy, szkic rozmieszczenia punktów kontrolnych ( punkty zanumerowane, opisane, zaznaczone kierunki z końców bazy ), dzienniki pomiarów polowych (długość bazy, kierunki kontrolne, kąty )

24 Dziennik fotografowania Dziennik fotografowania zawiera : datę i godzinę zdjęcia, rodzaj materiału światłoczułego, czas ekspozycji, stan pogody, numer lub nazwę bazy, stanowiska, rodzaj zdjęcia, numer kasety, numer zdjęcia, położenie obiektywu kamery, wysokość osi optycznej.

25 Kamery niemetryczne Cyfrowa lustrzanka jednoobiektywowa Canon EOS 400D. Cechami, które bezpośrednio kwalifikują aparat do zastosowań fotogrametrycznych są: Wysoka rozdzielczość, Wysoka jakość dostępnych obiektywów, Możliwość ręcznego nastawiania wszystkich parametrów aparatu.

26 Kalibracja kamer niemetrycznych Parametry kalibracji kamery fotogrametrycznej pozwalają na odtworzenie wiązki rzutu środkowego na podstawie zdjęć wykonywanych tą kamerą. Należą do nich: położenie środka rzutów w odniesieniu do zdjęcia, określane przez x o i y o ( współrzędne punktu głównego zdjęcia) oraz c k ( odległość obrazowa), które to nazywane są elementami orientacji wewnętrznej kamery; dane dotyczące błędu dystorsji obiektywu. Aparaty cyfrowe jako kamery niemetryczne nie posiadają znaczków tłowych odfotografowanych w płaszczyźnie obrazu, ich rolę przejmują narożniki skrajnych pikseli obrazu. Dystorsja obiektywu aparatów fotograficznych znacznie odbiega od dystorsji kamer metrycznych, a co najważniejsze nie jest zagwarantowana stałość elementów orientacji wewnętrznej takich aparatów, bowiem odległość obrazowa jest zmienna i związana z nastawieniem na ostro.

27 Kalibracja kamer niemetrycznych Przykład pola testowego wykorzystywanego do kalibracji kamer niemetrycznych w programei PI 3000 Calib

28 Kalibracja kamer niemetrycznych Szkic rozstawienia aparatu.

29 Kalibracja kamer niemetrycznych Karta wynikowa dla obiektywu Canon 50mm f/1.4.

30