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Dennis Färber
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1 Inhalte Kamerasysteme in der Nahbereichsphotogrammetrie Analoge Messkameras Analoge Teil-Messkameras Analoge Nicht-Messkameras Digitale Kamerasysteme Hochauflösende Digitalkameras Scanning-Kameras Videokameras

2 Kamerasyteme in der Nahbereichsphotogrammetrie

3 Methoden der Bilderfassung Die Wahl zwischen analoger bzw. digitaler Bilderfassung übt wesentlichen Einfluss auf die Methodik des photogrammetrischen Prozesses aus.

4 Kameratypen Messkamera: Mechanisch stabiles (schweres) Aufnahmegerät, das auf Grund seiner besonderen konstruktiven Merkmale über konstante Elemente der Inneren Orientierung verfügt.

5 Bildkoordinatensystem einer Messkamera P 4 P 3 M H P 2 P 1 Definition durch Rahmenmarken Rahmenmarken sind ortsfest im Kameragehäuse angebracht. Sie definieren das Bildkoordinatensystem. Der Bildmittelpunkt M ist der Schnittpunkt der Rahmenmarkenverbindungslinien (x =y =0.000 mm). Die Soll-Koordinaten der Rahmenmarken werden vom Kamerahersteller ermittelt in einem Kalibrierprotokoll festgehalten.

6 Messkamera Messkameras wurden bis Anfang der achtziger Jahre überwiegend eingesetzt, da eine nachträgliche Bestimmung der inneren Orientierung nicht-kalibrierter Kameras in der Praxis kaum möglich war.

7 Messkamera

8 Messkamera

9 Kameratypen Teil-Messkamera: Aufnahmegerät das i.a. auf vorhandenen, qualitativ hochwertigen Kameras aufbaut und durch Adaption eines Bildkoordinatensystem (z.b. Réseau) messtauglich wird. Auf Grund seiner konstruktiven Merkmale sind einzelne Parameter der Inneren Orientierung als nicht (oder nur bedingt) konstant anzusehen. Diese Elemente sind: - Kammerkonstante (c) - Hauptpunktlage (x H, y H )

10 Bildkoordinatensystem der (analogen) Teilmesskamera GHS Essen Definition durch Réseau Das Réseau (Gitter) ist auf einer dünnen Glasplatte (Dicke ca. 2 mm) ortsfest im Kameragehäuse angebracht. Es definiert das Bildkoordinatensystem.

11 Bildkoordinatensystem der (analogen) Teilmesskamera GHS Essen Definition durch Réseau Die Glasplatte befindet sich in einem Abstand von einigen 10 µm vor dem zu belichtenden Film. Das mittlere Réseaukreuz definiert i.a. den Bildmittelpunkt M (x =y =0.000 mm). Die Soll-Koordinaten des Réseaus werden vom Kamerahersteller ermittelt und in einem Kalibrierprotokoll festgehalten.

12 Bildkoordinatensystem der (analogen) Teilmesskamera GHS Essen Definition durch Réseau Bei der photographischen Aufnahme wird das Réseau mit auf den Film belichtet und macht somit alle geometrischen Veränderungen des Filmmaterial mit. Die Soll-Koordinaten des Réseaus werden vom Kamerahersteller ermittelt und in einem Kalibrierprotokoll festgehalten.

13 Bildkoordinatensystem der (analogen) Teilmesskamera Typische Réseau-Größen Bildformat Größe Anzahl der Kreuze Abstand Kleinbildformat 24*36 mm 7*5 5.5 mm Mittelformat 60*60 mm 11*11 5 mm

14 Teil-Messkamera Teil-Messkameras werden ab Anfang der achtziger Jahre eingesetzt. Auf Grund fortschreitender Entwicklung in der Computertechnologie bestand ab diesem Zeitpunkt die Möglichkeit die Bestimmung der inneren Orientierung auf eigens eingerichtetn Testfeldern bzw. im Rahmen des Auswerteprozesses zu ermitteln.

15 Teil-Messkamera Leica R5 Rolleiflex 6008 Rollei LFC

16 Teil-Messkamera

17 Kameratypen Nicht-Messkamera: Beliebige Photoapparate, die nicht speziell für photogrammetrische Messungen vorbereitet sind. Die Inneren Orientierungselemente sind nicht konstant. Das Aufnahmegerät verfügt über kein fest definiertes Bildkoordinatensystem. Nichtmeßkamera

18 Komponenten eines digitalen Aufnahmesystems Digitale Aufnahmesysteme erfassen die Bildinformation mit Hilfe opto-elektronischer Sensoren, die anstelle einer Filmschicht im Bildraum angeordnet sind. Sie liefern unmittelbar ein elektronisches Bild, das durch geeignete Komponenten digitalisiert und ohne Umweg in einen Rechner übertragen werden kann.

19 Bildkoordinatensystem eines digitalen Sensors Definition durch durch die Matrix lichtempfindlicher Elemente 1 1 n x Das digitale Bild besteht aus der zweidimensionalen Matrix der Bildelemente PIXEL (picture element). Die Größe eines pixels beträgt Δx * Δy. m y

20 Bildkoordinatensysteme Definition durch durch die Matrix lichtempfindlicher Elemente eines CCD-Sensors 1 1 n x y Das digitale Bild besteht aus der zweidimensionalen Matrix der Bildelemente PIXEL (picture element). Die Größe eines pixels beträgt Δx * Δy. m x Pixeleigenschaften: Position Größe Grauwert y

21 Bildkoordinatensysteme Definition durch durch die Matrix lichtempfindlicher Elemente 1 1 n x Zeile Das digitale Bild besteht aus der zweidimensionalen Matrix der Bildelemente PIXEL (picture element). Die Größe eines pixels beträgt Δx * Δy. m Spalte Pixeleigenschaften: Position Größe Grauwert y

22 Bildkoordinatensysteme Definition durch durch die Matrix lichtempfindlicher Elemente 1 1 n x Das digitale Bild besteht aus der zweidimensionalen Matrix der Bildelemente PIXEL (picture element). Die Größe eines pixels beträgt Δx * Δy. m Pixeleigenschaften: Position Größe Grauwert y

23 Bildkoordinatensysteme Definition durch durch die Matrix lichtempfindlicher Elemente 1 1 n x m Der Wertebereich (Bildtiefe) entpricht 8 bit, d.h. 2 8 Bitkombinationen = 256 Grauwerte. Grauwert 0 = schwarz Grauwert 255 = weiß y

24 Bildkoordinatensysteme Definition durch durch die Matrix lichtempfindlicher Elemente 1 m 1 n x Ursprung und Ausrichtung des Bildkoordinatensystems weichen von dem der analogen Kameras ab. Das Pixelkoordinatensystem ist kein Rechtssystem. Es ist daher durch Spiegelung an der x-achse in ein solches zu überführen. Der Ursprung des Koordinatensystems wird i.a. durch eine Translation in das mittlere Pixel verschoben (im Bild: n/2 sowie m/2) y

25 Digitale Kamerasysteme In der photogrammetrischen Praxis kann zwischen folgenden digitalen Aufnahmesystemen unterschieden werden: Hochauflösende Digitalkameras Kameras mit Digitalausgang, die hochauflösende Bilder bis zu 5000 x 6600 Pixel (33 MPixel) liefern. Die Taktrate einer Bilderfassung beträgt bis zu einigen Sekunden pro Bild.

26 Hochauflösende Digitalkameras (Digitale Teil-Messkamera) Kodak DCS 460 Rolleiflex 6008 mit ChipPack Rollei D7 Rollei Q16 (Prototyp)

27 Hochauflösende Digitalkameras (Digitale Teil-Messkamera) INCA, Geodetic Services, Inc. "This intelligent camera is known as the INCA". Kodak MegaPlus 6.3 with integrated PC back

28 Hochauflösende Digitalkameras

29 Hochauflösende Sensoren DALSA FTF5066C 33 Megapixel Color CCD ( Specifically designed for professional digital still applications, DALSA's 33 megapixel full frame CCD is our highest resolution image sensor, setting new standards in imaging performance. Very large area, high dynamic range, high speed, robust antiblooming and low noise, the FTF5066M combines these features all in one image sensor. When using four outputs, a progressively scanned image can be read out at 2.7 frames per second.

30 Hochauflösende Sensoren Dalsa FTF5066C Specifications Specification Resolution: Pixel Size: Active Area: Dynamic Range: # Outputs: 4 Value Max. Frame Rate: 2.7fps Total Data Rate: 4992(H) x 6668(V), pixels 7.2µm x 7.2µm 35.9mm x 48mm >70 db linear 100MHz

31 Hochauflösende Digitalkameras Rolleiflex AIC modular LS P25 für Hasselblad V Digitale Rückteile der Fa. PhaseOne (

Hochauflösende Digitalkameras Nikon D2X Auflösung: Sensor: Farbtiefe: Dateiformat: 4.288 x 2.

32 Hochauflösende Digitalkameras Nikon D2X Auflösung: Sensor: Farbtiefe: Dateiformat: x Bildpunkte 23,7 x 15,7 mm C-MOS Chip mit Pixeln 36 Bit JPEG (.jpg), TIFF (.tif) oder RAW (Nikon-eigenes Rohdatenformat)

33 Digitale Kamerasysteme In der photogrammetrischen Praxis kann zwischen folgenden digitalen Aufnahmesystemen unterschieden werden: Scanning-Kameras Aufnahmesysteme, die Pixelauflösung oder verfügbares Bildformat durch eine sequentielle Abtastung mittels eines beweglichen Bildsensors vergrößern. Verschiedene Prinzipien erreichen zwischen ca x 2300 Pixel bis zu ca x Pixel. Sie eignen sich nur für stationäre Aufnahmesituationen.

34 Scanning Kameras

35 Scanning Kameras Die digitale Panoramakamera EYESCAN M3metric ist die Kamera höchster Auflösung für stationären und mobilen Einsatz. Die Kamera zeichnet hoch zoomfähige 360 Panoramabilder auf und wird im Bereich der Nahbereichsphotogrammetrie eingesetzt. Die extrem hohe Auflösung realisiert eine CCD- Zeile von Pixel RGB. KST-Panoramakamera (

36 Digitale Kamerasysteme In der photogrammetrischen Praxis kann zwischen folgenden digitalen Aufnahmesystemen unterschieden werden: Videokameras Kleinformatige Kameras, die ein analoges oder digitales Videosignal in Echtzeit (25-30 Bilder pro Sekunde) liefern und den gängigen Video- oder Fernsehnormen entsprechen. Die Anzahl Pixel liegt im Standardfall bei ca. 780 x 580 Pixel, neuere Entwicklungen gehen bis zu 1900 x 1100 Pixel.

37 Videonormen

38 Videokameras

39 Videokameras

40 Hochauflösende Digitalkameras Sonsorformate und - auflösung

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