Luento 2 Stereokuvan laskeminen 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 1
Aiheet Stereokuvan laskeminen stereokuvan piirto synteettisen stereokuvaparin tuottaminen laskemalla stereoelokuva kollineaarisuusyhtälöt ja niiden yhteys parallaksikaavoihin työskennellään kamerakoordinaatistossa 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 2
Stereo- ja konvergenttikuvaus 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 3
Optimaalinen kuvausgeometria 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 4
Stereokuvien tarkastelu ilman apuvälineitä I Stereokuvia tarkastellaan myös ilman apuvälinenitä - paljain silmin. Pieniä kuvia voi tarkastella yhdensuuntaisin silmäakselein (parallel eyes), vasemmalla silmällä vasenta ja oikealla oikeata kuvaa. Suuria kuvia voi tarkastella ristikkäisin silmäakselein (crossed eyes). 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 5
Stereokuvien tarkastelu ilman apuvälineitä II Ristiinkatsomista voi harjoitella kaihtimen virkaa toimittavaan pahvinpalaseen leikatun aukon läpi. Aukon etäisyys pitää sovittaa siten, että kumpikin silmä näkee sen läpi vain oman kuvansa. Tämän jälkeen katse teroitetaan aukon etäisyydelle käyttäen aukon reunoja hyväksi. Kuvat sulautuvat tässä tasossa yhteen ja muodostavat kolmiulotteisen stereokuvan. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 6
Stereokuvien tarkastelu ilman apuvälineitä III 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 7
Stereokuva 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 8
Stereokuvien tarkastelu ilman apuvälineitä IV Samaa voi harjoitella toisinkin. Kaihtimen sijaan käytetään kohdistimena vaikkapa kynänkärkeä. Kun kynä sovitetaan sille etäisyydelle, jossa sen kärki osuu kummallakin kuvalla samaan paikkaan, kuvat ovat kohdakkain. Tämän jälkeen tulee katse taas terästää, nyt kynän etäisyydelle. Seuraavat kuvat ovat "crossed eyes"- tarkastelun harjoittelua varten. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 9
Stereotarkastelu taittavan prisman avulla 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 10
Stereokuvauksen normaalitapaus 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 11
Stereokuvauksen normaalitapaus 1. Kummankin kuvan kuvaussuuntien tulee olla likimain yhdensuuntaiset. 2. Kumpikin kuva tulee ottaa yhtä etäältä tarkasteltavasta kohteesta eli kuvaussuunnan tulee olla kohtisuorassa kantaa vastaan. Huom! Piirroksessa kuvat on esitetty positiiviasennossa eli asennossa, jossa kuvia yleensä katsotaan. Kamerassa kuva on negatiiviasennossa eli ylösalaisin. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 12
Stereokuvien piirtäminen Stereokuva saadaan aikaan piirtämällä kohteesta stereokuvapari kahtena yhdensuuntaisena perspektiivikuvana. Stereokuvia voidaan piirtää näkymistä, joiden 3-D muoto tunnetaan. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 13
Muodon esittäminen Kaikkien mallien muototieto koostuu perimmältään pisteistä. Muoto voidaan esittää piirtämällä pisteitä ja pintoja. Pinnat voidaan esittää piirtämällä suoria viivoja: esimerkissä kolmio, tai käyriä ellipsi. Pinnat ovat vaaka- tai pystytasoja: korkeuskäyrät, vinoja tasoja: kolmio ja ellipsi, tai näiden yhdistelmiä: pelkistetty possu, tai topografinen Aaronin vuori 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 14
Stereokuvien piirtäminen: Possu 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 15
Vaakatasot: Korkeuskäyrät 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 16
Vaakatasot: Korkeuskäyrät 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 17
Anaglyfikuvan piirtäminen power pointilla Valitse: line color => more line colors => custom Väritä vasen kuva syaanina: Green 255 ja Red 255 Väritä oikea kuva punaisena: Red 255 Katso kuvaa, vasen silmä punaisen läpi, oikea syaanin. Näe musta 3D mallikuva. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 18
Vino taso: Kolmio 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 19
Vino taso: Kolmio 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 20
Vino taso: Ellipsi 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 21
Vino taso: Ellipsi 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 22
Topografinen malli: Aaronin vuori Stereokuva 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 23
Stereokuva 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 24
Parallaksit 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 25
Anaglyfikuva 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 26
? 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 27
Stereokuvan laskeminen I Seuraavassa esimerkissä käymme keskusprojektiokuvauksen läpi vaiheittain. Laskemme kohteen kuvakoordinaatit normaaliasentoiselle stereokuvaparille. Lähtötilanteessa määrittelemme kohteen, kameran ja kuvausgeometrian. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 28
Stereokuvan laskeminen II Kohde määritellään kohdekoordinaatistossa. Tässä esimerkissä se on kuutio, jonka nurkkapisteiden koordinaatit tunnetaan. Kamera määritellään kamerakoordinaatistossa. Kameran kameravakio on c. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 29
Stereokuvan laskeminen III Kuvausgeometria määritellään kuvanottopisteenä O1 ja kuvaussuuntana. Kuvaussuuntana on piste T. Stereokuvauksen normaalitapauksen mukainen kuvakanta on B. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 30
Stereokuvan laskeminen IV Työvaiheet ovat: Ratkaisemme kohde- ja kamerakoordinaatiston välisen muunnoksen. Muunnamme kohdepisteet kamerakoordinaatistoon. Projisioimme kohdepisteet kuvatasolle. Siirrämme kameran kuvakannan toiseen päähän. Projisioimme kohdepisteet stereokuvalle. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 31
Stereokuvan laskeminen V Esitystekniikkaan liittyviä huomioita: Seuraavassa esimerkissä piirrokset esittävät yleistä periaatetta eivätkä siis esitä sellaisenaan taulukossa lasketun esimerkin mukaista tilannetta. Kohdekoordinaatisto on esitetty punaisella Kamerakoordinaatisto on esitetty sinisellä 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 32
Kohde Kuutio sijoitetaan kohdekoordinaatiston XYZ siten, että sen yksi nurkka on origossa ja tästä lähtevät särmät asettuvat positiivisille koordinaattiakseleille. Kuution sivunpituus on 100 yksikköä. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 33
Kamera 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 34
Kamerakoordinaatit (0, 0) x Kuvakoko 1280 x 1024 pikseliä Kameravakio 1361.3 pikseliä Kamera negatiiviasennossa Kuva positiiviasennossa 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 35
Kuvaus stereokameralla I 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 36
Kuvaus stereokameralla II Stereokamera O1O2 vastaa kuvausgeometrialtaan normaaliasentoista stereokuvausta. Kameravakio c ja kuvakanta B määrittävät kameran kuvausgeometrian. Kamerakoordinaatisto xyz on oikeakätinen ja sen origo sijaitsee vasemman kameran projektiokeskuksessa O1, sen positiivinen z- akseli osoittaa kuvaussuuntaan, ja kantavektori O1O2 sijaitsee positiivisella x- akselilla. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 37
Kuvaus stereokameralla III Kameran orientointi määritetään projektiokeskuksen O1 sijainnin ja tähtäyspisteen T avulla. Kuvakanta ja kuvasivut oletetaan vaakasuoriksi. Kantavektori lasketaan kääntämällä tähtäyssuunnan vektorin O1T projektio XY-tasolla kohtisuoraan oikealle. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 38
Kuvaus stereokameralla IV Edellä esitetyllä tavalla kaikki kolme kuvauksen kannalta oleellista pistettä T, O1 and O2 tulevat märitellyiksi sekä kohde- että kamerakoordinaatistossa. On huomattava, että tällä kuvausjärjestelyllä ei kyetä käsittelemään tarkkaa nadiirikuvausta, koska tällöin vektorin O1T projektio XY-tasolla on nollavektori. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 39
Kiertomatriisin laskeminen Kohde- ja kamerakoordinaatiston välinen kiertomatriisi lasketaan vektoreiden O1O2,TO1 x O1O2, ja TO1 yksikkövektoreina ijk. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 40
Kohdekoordinaatiston kierto Kohdekoordinaatisto XYZ kierretään suuntaan (x)(y)(z), joka on yhdensuuntainen kamerakoordinaatiston xyz kanssa. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 41
Kohteen kamerakoordinaatit Kierretty kohdekoordinaatisto (x)(y)(z) siirretään kamerakoordinaatistoon xyz. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 42
Stereokuvan laskeminen Kuution kuvaus keskusprojektiona kuvatasolle lasketaan mittakaavaa muuttamalla. Kuvaukset tasoille p' ja p'' määritellään z =-c, jolloin kohdepisteiden P kuvamittakaavat lasketaan. Oikean kuvan pisteet p'' siirtyvät parallaksin px verran,, ja niille lasketaan x''-koordinaatit,. 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 43
Stereogrammi 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 44
Stereogrammi 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 45
Anaglyfi-kuutio 2008 Maa-57.1030 Fotogrammetrian perusteet 46