Luento 3 Kuvaus- ja mittauskalusto. erikoissovellukset

Transkriptio

1 Luento 3 Kuvaus- ja mittauskalusto 1

2 Aiheita Mittakamerat Digitaaliset kamerat Komparaattorit Ohjelmistot 2

3 Photogrammetry stations 111 photographs 7 geodetic control points 3

4 Photogrammetric documentation Geodetic control network Prof. Finsterwalder Bavarian Academy of Sciences, Dr. Ludvig Braun 4

5 Mittakuva 5

6 Mittakuva Kameran sisäisen orientoinnin stabiilius tärkeä Erityinen huomio seuraaviin ominaisuuksiin pääpiste kameravakio kuvan geometria Z Y X 6

7 Mittakameran ominaisuuksia Sisäinen on orientointi tunnettu Optiikan geometriset ominaisuudet on kalibroitu kiinteä fokusetäisyys systemaattiset piirtovirheet Kuvataso on taso Pääpisteen paikka on kalibroitu Kamera ei deformoidu kalibroinnin jälkeen Kuva ei deformoidu kuvauksen jälkeen 7

8 Mittakamera 8

9 Mittakamera 9

10 Mittakameroita Kuva: Luhmann,

11 Komparaattorit 11

12 Large Format -mittakamerat Tarkimmat, toistaiseksi vain filmikameroita Kuvakoko 230 mm x 230 mm (ilmakuvafilmi) Mittauksissa saavutettavat tarkkuudet 1: :40000 Edellyttää jopa 1μm mittaustarkkuutta kuvalla filmille valotetaan réseau-ristit filmi imetään kiinni taustalevyyn valotuksen ajaksi usein käytetään retrotähyksiä ja optiikan ympärille rakennettua valonlähdettä tai salamaa Valmistajia: Geodetic Services Inc., Rollei Fototechnic GmbH 12

13 CRC-1 Kuvakoko 240 mm x 240 mm Kameran koko 35 cm x 35 cm x 30 cm, ja paino 20 kg Kuva: Geodetic Services Inc 13

14 CRC-1 Optiikka 120 mm / 240 mm / 450 mm fokusointi äärettömästä lähietäisyydelle suurin kuvamittakaava 1:11 pienin aukko f/45 Valotusajat B-1/250 s Imulevyn tasomaisuus ±1μm imulevyyn upotetuilla miniprojektoreilla valotetaan filmille 5x5 réseau-ristikko Optiikoita voidaan kiertää kameran rungon suhteen valotusten välillä Suunniteltu retrotähysten käytöön 14

15 AutoSet-1 monokomparaattori Kuva: Geodetic Services Inc 15

16 AutoSet-1 Kuvakannatin 240 mm x 240mm koordinaattimittauksen johteet rakennettu graniittialustalle Mahdollisuus automaattiseen pisteenmittaukseen 2 pistettä sekunnissa Kohdistustarkkuuden RMS-arvo 0.30 μm CRC-1 kameran kuvia käytettäessä päästy jopa 1: tarkkuuksiin Paino 320 kg 16

17 Rollei LFC Kuvakoko 240 mm x 240 mm Kuva: Rollei Fototechnik GmbH 17

18 Rollei LFC Suunniteltu teollisuusmittauksiin, joissa tarkkuuden on oltava vähintään 1:50000 Käännettävä mattalevy réseau-ristien valotukseen Objektiivin ympärillä olevat valaisimet retrotähysten valaisuun 18

19 Rollei Réseau-Scanner RS-1 Kuvakoko 240 mm x 240 mm Skannerin koko 50 cm x 50 cm x 32 cm Kuva: Rollei Fototechnik GmbH 19

20 Rollei Réseau-Scanner RS-1 Toimii joko kuvaskannerina tai automaattisena komparaattorina Skannattava tai mitattava diapositiivi tai negatiivi asetetaan kuvakannattimen ja réseau-ristikon väliin réseau-levyssä 2 mm välein 116 x 116 réseau-ristiä Mittauskäytössä CCD-anturi ohjataan siihen réseauruutuun, jossa mitattava piste sijaitsee CCD-sensorin kuvamittakaava 1.5:1 Lukupään tarkka paikka havaitaan réseau-risteistä 20

21 Wild P31 Universal Terrestrial Camera Medium format Kuvakoko 105 mm x 127 mm Kuva: Wild Heerbrugg Ltd. 21

22 Wild P31 Universal Terrestrial Camera Optiikat 45/100/200 mm max. radiaalinen piirtovirhe 4μm Kuvakoko 105 mm x 127 mm Pienin aukko f/22 Soveltuu tarkkaan mittaus- ja kartoituskäyttöön saavutettava tarkkuus luokkaa 1:50000 Kiinteä tarkennusetäisyys (7/25/35 m) tarkennusetäisyyttä voi lyhentää loittorenkailla Emulsio joko lasilevyllä tai filmillä 22

23 Wild P32 Terrestrial Camera Kuvakoko 60 mm x 80 mm Kuva: Wild Heerbrugg Ltd. 23

24 Wild P32 Terrestrial Camera Suunniteltu käytettäväksi joko teodoliittiin kiinnitettynä tai stereokamerana Kuvakoko 60 mm x 80 mm Optiikka 64 mm aukot f/8-f/22 valotusajat B-1/500 max. radiaalinen piirtovirhe 4μm Tarkennettu kiinteästi 25 m:iin Kehysmerkit ja pääpiste uurrettu kameran kuvaporttiin Saavutettava tarkkuus 1:10000 luokkaa Kamerassa voidaan käyttää sekä filmiä että lasilevyä 24

25 Wild P32 Terrestrial Stereo Camera Kuva: Wild Heerbrugg Ltd. 25

26 Zeiss (Jena) UMK 10/1318 Kuvakoko 130 mm x 180 mm Kuva: Jenoptic Jena Ltd. 26

27 Zeiss (Jena) UMK 10/1318 Kuva: Jenoptic Jena Ltd. 27

28 Zeiss (Jena) UMK 10/1318 Optiikat 100/200/300 mm Filmi 190 mm rulla, tai Lasilevy, 130 mm x 180 mm Stereokanta 320/580/840 mm Imulevy filmin tasoittamiseksi 28

29 Rolleiflex 6006 Kuvakoko 60 mm x 60 mm Kuva: Rolleiflex Fototechnic GmbH. 29

30 Rolleiflex 6006 Optiikat 40 mm 350 mm Kuvakoko 60 mm x 60 mm 121 réseau-ristiä Moottoroitu filminsiirto (3 kuvaa / 2s) Valotusajat B-1/500 Kuva: Rolleiflex Fototechnic GmbH. 30

31 Réseau-ristikko Rolleiflex 6006 Kuvat: Rolleiflex Fototechnic GmbH. 31

32 Réseau-ristikko Kamerassa Filmillä Paperilla Skannerissa Korjattuna kuvahavainnoissa Kuva: Luhmann,

33 Hasselblad MK 70 Kuvakoko 60 mm x 60 mm Kuva: Victor Hasselblad Inc. 33

34 Hasselblad MK 70 Rakennettu amerikkalaisten kuulennolla käyttämän Hasselblad 500EL kameran rungolle 5 x 5 réseau 10 mm ruuduin Optiikat 60mm (f/5.6), ja 100 mm (f/3.5) Käyttää 70 mm leveää filmirullaa 34

35 Rolleiflex 3003 Small format Kuvakoko 24 mm x 36 mm Kuva: Rolleiflex Fototechnic GmbH. 35

36 Rolleiflex 3003 Carl Zeissin optiikat (15-85 mm) Suljinajat B-1/2000 Kuvakoko 24 mm x 36 mm 5 x 7 réseau-ristiä Kuva: Rolleiflex Fototechnic GmbH. 36

37 Leica LR5 Elcovision 37

38 Leica LR5 Elcovision Kuvakoko 24 mm x 36 mm 5 x 7 réseau 38

39 Réseau-kameroita Kuva: Luhmann,

40 Digikamerat Ei tarvetta réseau-ristikolle eikä imulevylle Aiemmin ongelmana mittakameran hinta ja erotuskyky nyt kohtuuhinnoin päästään jopa 1: tarkkuuksiin Mittauskojeet, komparaattorit ja stereokojeet, korvattu tietokoneohjelmilla Alkuun CCD-videokameroita, nyt digikameroita esim. Nikon D100, Canon EOS 1 Ds, Olympus E20, jne. aukon ja tarkennuksen manuaalinen asettaminen tärkeää Objektiivivalikoima suuri 40

41 CCD-videokamera Kuva: Shortis & Beyer, 1996; Luhmann,

42 CCD-videokameroita Lähde: Luhmann,

43 Canon EOS1 Ds Kuvakoko 4064 x 2704 pikseliä 43

44 Nikon D100 Kuvakoko 3000 x 2000 pikseliä 44

45 Réseau-Scanning Camera Kuva: Luhmann,

46 Rollei RSC Réseau-Scanning-Camera CCD kuva-anturi 750 x 580 Pixel Kuvakoko 4500 x 4500 pikseliä 46

47 Zeiss UMK HighScan Macroscanning 4 kuva-anturia Kuvakoko x pikseliä Kuva-ala 120 x 166 mm 47

48 Micro Scanning Osapikselien skannaus progressive scanning (Lenz, 1990) Kontron ProgRes 3012, 4608x3072 pikseliä Kuva: Luhmann,

49 Scan back Kameran skannerikasetti kiinnitetään kuvaporttiin Kuva: Luhmann,

50 Rollei Digital ScanPack Kuvakoko 5850 x 5000 pikseliä Rollei 6008 kameraan DSP104 50

51 Kamerat Korkean erotuskyvyn digitaaliset mittakamerat Lähde: Luhmann,

52 Kuvaskannerit Tarkat fotogrammetriset skannerit Lähde: Luhmann,

53 Kuvaus pallopinnalle Collinearity Op P Exterior orientation XYZ 53

54 Pallopanoraamakuvaus Horizontal Half hemispheric Full hemispheric 54

55 Pallopanoraamakuvaus Concentric block of images Camera mount for rotations and shifts 55

56 Samakeskisen kuvaamisen jalustat Horizontal cross slide Hemispheric with horizontal and vertical rotations 56

57 Samakeskisyyden säätäminen I Antero Kukko, TKK 57

58 Samakeskisyyden säätäminen II 58

59 Projektiiviset muunnokset 59

60 Panoraamamosaiikki 49 x x 100 Straight edges 60

61 Panoraamakamera Kuva: Luhmann,

62 Laserskannerit NRC 62

63 Kappaleiden 3D digitointi 63

64 Minolta VI-9 Ateneumin julkisivu - veistokset Petri Rönnholm ja Hannu Hyyppä, TKK,

65 Laserkeilaimet Keilaimien päätyypit 1. Lyhyt kantama, tarkat teollisuusskannerit Mittausetäisyys 1-5 m, tarkkuus mm 2. Keskikantama, nopeat skannerit Mittausetäisyys 1-70 m, tarkkuus 3 20 mm, khz Leica HDS4500, iqsun880, Visi Image 3Dguru 3. Pitkä kantama, hitaat skannerit Mittausetäisyys m, tarkkuus 2 20 mm, 2-12 khz Leica HDS3000, Optech ILRIS-3D, Riegl LMS-Z420i, Trimble GS200 Antero Kukko, FGI,

66 Medium range high speed scanners Leica HDS 4500 range 1-53 m accuracy ~15 mm at 25 m 360 x 310 degrees khz laptop for operation can operate while moving structure a bit outdated Antero Kukko, FGI,

67 Medium range high speed scanners Leica HDS 4500 Antero Kukko, FGI,

68 Medium range high speed scanners iqvolution iqsun880he80/faro Laserscanner LS range 1-80 m accuracy 3 mm at 25 m 360 x 320 degrees khz also independent operation static operation, compensator modular structure long range laser module up to 250 m Antero Kukko, FGI,

69 iqvolution iqsun880 Antero Kukko, FGI,

70 Long range scanners Optech ILRIS-3 6D range m accuracy 7 mm 360 x 360 degrees 2 khz static operation pocket pc internal digital camera Antero Kukko, FGI,

71 Long range scanners Riegl LMS-Z420i range m accuracy 10 mm + 20 ppm 360 x 80 degrees 12 khz can operate while moving? laptop pc Antero Kukko, FGI,

72 Long range scanners Toronto by Optech ILRIS-3D CN Tower height 553 m Antero Kukko, FGI,

73 Keilaimien vertailu Keilain Ominaisuus Toistotaajuus, khz Mittausetäisyys, m Hajoamiskulma, mrad Etäisyystarkkuus, mm/et. Vaakakulmaresoluutio, Pystykulmaresoluutio, Kulmatarkkuus Pystykeilauskulma, Muita ominaisuuksia Profiilimittauskyky Keilaustaajuus, Hz, max Liikuva kartoitus LSM-Z420i FARO880HE kyllä 20 kyllä Ilris-36D < kyllä 3000 kyllä / ei ei HDS4500/ > 3/ kyllä 25kyllä Lähde: Kukko, Antero, Laserkeilaimen valinta lähifotogrammetrisiin mittaustehtäviin, erikoistyö, TKK,

74 Kaupalliset mittausohjelmat Kaupalliset EyeWittnes Photomodeler (EOS Systems Inc.) ShapeCapture (Gary Robertson & Assoc.) PicTran (technet gmbh) Rollei CDW (Rollei Fototechnic GmbH) 3D Builder (3D Construction Company Ltd.) Dimension(Eastman Kodak Company) 74

75 Akateemiset mittausohjelmat Akateemiset CUBA (City University of London) BLUH (University of Hannover) Australis (University of Melbourne) IMBUN (TU Berlin) VerTech (TU Berlin) Arpenteur (Gamsau-MAP CNRS & ENSAIS) TU Vienna 75

76 76

77 77

78 78