Fotogrametria cyfrowa Ćwiczenia Uniwersytet Rolniczy Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii
Dane kontaktowe : mgr inż. Magda Pluta Email: kontakt@magdapluta.pl Strona internetowa: www.magdapluta.pl Konsultacje: wtorek 14.00-15.30 Pokój: 156 Sekcja Fotogrametrii
Plan semestru 20 godzin/ semestr Teoria + Praktyka
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.
Ćwiczenia: ćwiczenia do wykonania samodzielnie, zadane po zajęciach mail: kontakt@magdapluta.pl, format pdf, opis ćwiczenia: gr_7_nazwisko_imię_temat czas wykonania: 2 tyg. od daty zadania, 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.
Kolokwium zaliczeniowe: Przewidziane jest jedno kolokwium pisemne z materiału omawianego na zajęciach oraz materiału opracowanego w ćwiczeniach.
Kilka słów o fotogrametrii cyfrowej
Zdjęcie fotograficzne Zdjęcie cyfrowe rzut środkowy błona, płyta, papier fotogrametria analityczna zbiór punktów o wsp. x, y, układ znaczków tłowych matryca Przetwarzanie komputerowe, algorytmy zbiór elementów pikseli, macierz n * m
matryca zasada działania Podzielona na piksele Elementy światłoczułe rejestracja światła 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 zdjęcie kolorowe filtr barwny http://www.optyczne.pl
Dorozhynskyy O., Wrona T. Podstawy fotogrametrii
Piksel obrazu Najmniejszy element tworzący plik graficzny. Więcej pikseli = lepsza jakość ( lepsza rozdzielczość obrazu ) http://www.optyczne.pl
Budowa 1. Budowa mechaniczna korpusu 2. Bagnet 3. Mechanizm lustra 4. Migawka 5. Układ celowniczy
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 http://www.szerokikadr.pl/
Bagnet mechaniczne połączenie obiektywu z korpusem przepływ informacji: ustawienie ostrości, przykmnięcie przesłony, zmiana ogniskowej CPU (central processing unit) http://www.szerokikadr.pl/
Lustro Przed każdą ekspozycją lustro unosi się ku górze, umożliwiając naświetlenie matrycy. Natychmiast po ekspozycji lustro opada, pozwalając na kontynuowanie obserwacji obrazu na matówce ON OFF http://www.szerokikadr.pl/
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. http://www.szerokikadr.pl/
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 soczewka skupiająca
Kamery niemetryczne Wysoka rozdzielczość Wysoka jakość dostępnych obiektywów Możliwość ręcznego ustawienia wszystkich parametrów Brak znajomości elementów orientacji wewnętrznej tj: Stała kamery ck Współrzędne punktu głównego zdjęcia Xo, Yo Parametry dystorsji radialnej Parametry dystorsji tangencjalnej Konieczność kalibracji kamery niemetrycznej
Parametry kalibracji kamery pozwalają na odtworzenie wiązki rzutu środkowego na podstawie zdjęć. Niewiadome: Stała kamery ck Współrzędne punktu głównego zdjęcia Xo, Yo Parametry dystorsji radialnej Parametry dystorsji tangencjalnej Aparaty cyfrowe, jako kamery niemetryczne nie posiadają znaczków tłowych odfotografowanych w płaszczyźnie obrazu, ich rolę przejmują narożniki skrajnych pikseli. Aparaty cyfrowe nie gwarantują stałości elementów orientacji wewnętrznej, co jest związane z możliwością ustawienia różnej odległości obrazowej
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. www.fotogrametria.agh.edu.pl
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 Δr, 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. Dystorsja radialna, dystorsja tangencjalna
Ćwiczenie praktyczne Wyznaczenie elementów orientacji wewnętrznej kamery niemetrycznej Program Lens Obraz 3D metoda anaglifowa Program StereoScan
Metoda anaglifowa powstawania obrazu 3D Anaglif obraz, który oglądany przez specjalne okulary daje wrażenie oglądania obiektu trójwymiarowego Wrażenie widzenia przestrzennego powstaje w mózgu na wskutek analizowania różnic w obrazie widzianym przez oko lewe oraz oko prawe. Obrazy te różnią się, gdyż obserwowane są pod różnym kątem. Aby utworzyć anaglif niezbędne jest utworzenie dwóch zdjęć widzianych przez oko prawe i oko lewe, a następnie wykonać konwersję obrazu w wyniku której następuje utrata części informacji o kolorach obrazu. Do obserwacji anaglifu wykorzystujemy okulary ze specjalnymi filtrami. Dla oka lewego stosowany jest filtr czerwony, dla oka prawego - filtr niebieski lub zielony w wyniku tego do każdego oka trafia przefiltrowany obraz, Mózg składa te obrazy, przez co powstaje efekt głębi
Ćwiczenie: Temat: Kamery niemetryczne, kalibracja kamery niemetrycznej 1. Różnica pomiędzy matrycą CCD a CMOS 2. Omówić dystorsję radialną i dystorsję tangencjalną 3. Omówić wyniki raportu kalibracji kamery niemetrycznej
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. http://www.optyczne.pl http://www.fotografuj.pl http://www.kadrzasada.pl http://www.fotoporadnik.pl/ccd-cmos-1.html http://www.szerokikadr.pl