Methoden und Verfahren zur automatisierten Auswertung

Transkript

1 Inhalte Bildtriangulation Grundlagen Blockausgleichung mit unabhängigen Modellen Bündelblockausgleichung Methoden und Verfahren zur automatisierten Auswertung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 1

2 Bildtriangulation Bündelblockausgleichung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 2

3 Bündelblockausgleichung Ausgangsmaterial ist ein blockförmiger Bildverband (p=60%, q=20%); der Sonderfall ist der Flugstreifen. Beobachtungen: Bildkoordinaten der beteiligten Bilder. Bei der Bündelblockausgleichung ist also das Messbild die Elementareinheit. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 3

4 Bündel(-block)-ausgleichung Luftbildfall Z Z * κ ω ϕ X * Y * Terrestrische Anwendung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 4 X Z o X o Y o Y

5 Bündel(-block)-ausgleichung Der funktionale Zusammenhang zwischen Bild- und bjektsystem ist durch die Kollinearitätsgleichungen (Zentralprojektion) defininiert. x y = = x H y H r c 11 r 13 r c 12 r 13 ( X X ) + r 21( Y Y ) + r 31( Z Z ) ( X X ) + r ( Y Y ) + r ( Z Z ) ( X X ) + r 22 ( Y Y ) + r 32 ( Z Z ) ( X X ) + r ( Y Y ) + r ( Z Z ) dx + dy riginäre Messungsgrößen der Bündelausgleichung sind die Bildkoordinaten! H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 5

6 Bündel(-block)-ausgleichung Unbekannte Parameter: Innere rientierung Äußere rientierung bjektkoordinaten H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 6

7 Bündel(-block)-ausgleichung Verbesserungsgleichungen: ( ) U,..., U U x ij + v x = f ij 1 1 k,..., u ( ) U,..., U U y ij + v y = f ij 2 1 k,..., u Ausgleichung nach vermittelnden Beobachtungen (Gauss-Markov Modell) H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 7

8 Bündel(-block)-ausgleichung Anzahl der Unbekannten: bjektpunkte: Äußere rientierung: Innere rientierung: 3 pro Punkt 6 pro Bild 5 pro Kamera (für Standardsatz der IRI) Die Bündelausgleichung ist ein nichtlineares Problem, d.h. es muss eine Linearisierung der Beobachtungsgleichungen erfolgen. Daraus folgend sind Näherungswerte für die unbekannten Parameter erforderlich. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 8

9 Bündel(-block)-ausgleichung Wie erfolgt eine sinnvolle Näherungswert-Bestimmung? bjektpunkte: - fortgesetzte Modellbildungen (relative rientierungen) - absolute rientierung Äußere rientierung: Innere rientierung: - räumlicher Rückwärtsschnitt - Kamerakonstante bjektivbrennweite - Hauptpunktlage Bildmittelpunkt (0, 0) - rad.-sym. Verzeichnung 0 H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 9

10 Verfahren und Abläufe zur Näherungswertbestimmung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 10

11 Bündel(-block)-ausgleichung Lagerung des Punktfeldes Rangdefekt des Normalgleichunssystems: 7 - Passpunkte (fehlerfrei / beobachtet) -freies Netz H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 11

12 Lagerung des Punktfeldes Zwangsfreie Einpassung auf Passpunkte (3-2-1 Methode) H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 12

13 Lagerung des Punktfeldes Gute (li.) und schlechte (re.) Passpunktverteilung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 13

14 Lagerung des Punktfeldes Konfigurationsdefekt in einem Bildverband H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 14

15 Lagerung des Punktfeldes Lagerung auf PP (li.) und Freies Netz (re.) H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 15

16 Zusätzliche Messelemente Sonstige zusätzliche Messelemente können simultan mit den Bildkoordinaten-Beobachtungen ausgeglichen werden. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 16

17 Zusätzliche Messelemente Sonstige zusätzliche Messelemente können simultan mit den Bildkoordinaten-Beobachtungen ausgeglichen werden. - Geodätische Richtungsbündel - Geometrische Beziehungen zwischen bjektpunkten - Koordinatenunterschiede -Strecken - Richtungswinkel -Vertikalrichtungen - Geometrische Beziehungen zwischen bjektpunkten und Aufnahmeorten - Lokale Hilfskoordinatensysteme - Geradlinigkeits-, Ebenheits- und Rechtwinkligkeitsbedingung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 17

18 Datenfluss für die Bündelausgleichung H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 18

19 Bündelausgleichung Kamera-Kalibrierung Die simultane Kalibrierung der Aufnahmekamera(s) ist bei geeigneter Aufnahmeanordnung und ausreichender Dichte der im bjektraum gegebenen Informationen möglich. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 19

20 GPS- und IMU-gestützte Aerotriangulation Grundlagen H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 20

21 GPS- und IMU-gestützte Aerotriangulation Mit GPS und IMU, die immer häufiger zum Einsatz kommen, kann man die Elemente der äußeren rientierung direkt erfassen und mit den Methoden der direkten Georeferenzierung kann man die Bilder auswerten, d.h. GPS und IMU machen die Aerotriangulation (eigentlich) überflüssig. In der Praxis sprechen verschiedene Gründe gegen die ausschließliche direkte Georeferenzierung. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 21

22 GPS- und IMU-gestützte Aerotriangulation Die GPS-Positionierung "on the fly" ist verhältnismäßig anspruchsvoll und man erreicht mit ihr gegenwärtig nicht den Zentimeterbereich, der für die Präzisions- Aerophotogrammetrie angestrebt wird. Unvermeidliche Cycle-Slipes und/oder Multipath-Effekte können die kontinuierliche GPS-Positionierung stören. Die Kalibrierung der drei Einheiten GPS, IMU und bildgebender Sensor ist eine sehr komplexe Aufgabe und wird häufig mit Unzulänglichkeiten behaftet sein. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 22

23 GPS- und IMU-gestützte Aerotriangulation Die in einem globalen Koordinatensystem anfallenden GPS-Positionierungen müssen wegen verschiedener Einflüsse (z.b. Geoid) korrigiert werden, um dem Koordinatensystem der jeweiligen Landesvermessung, in dem das photogrammetrische Ergebnis erwartet wird, zu entsprechen. M.a.W.: Die GPS/IMU-Daten haben - in Bezug zum Landeskoordinatensystem - häufig Datumsprobleme. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 23

24 GPS- und IMU-gestützte Aerotriangulation Statt der direkten Georeferenzierung mit Hilfe von GPS und IMU, die als direkte Sensororientierung bezeichnet wird, sollte man die GPS- und IMU-Informationen nur zur Stützung der Aerotriangulation verwenden. Die Kombination der GPS/IMU-Informationen mit Passpunkten zur rientierung bildgebender Aufnahmesysteme wird als integrierte Sensororientierung bezeichnet. H.-J. Przybilla Bündelblockausgleichung 24