Luento 5 Mittakuva. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Samankaltaiset tiedostot
Luento 5 Mittakuva. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 6 Mittakuva. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 4: Kuvien geometrinen tulkinta

Luento 9 3-D mittaus. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 4 Georeferointi Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento 4 Georeferointi

Luento 7 3-D mittaus. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 6: 3-D koordinaatit

Malleja ja menetelmiä geometriseen tietokonenäköön

Luento 7: Kuvan ulkoinen orientointi

Luento 11: Stereomallin ulkoinen orientointi

Luento 7: Fotogrammetrinen mittausprosessi

Maa Fotogrammetrian perusteet

Luento 2 Stereokuvan laskeminen Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento 10 3-D maailma. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 5: Kuvakoordinaattien laskeminen ja eteenpäinleikkaus

Luento 5: Stereoskooppinen mittaaminen

Luento 9: Analyyttinen stereomittaus. Kuvien oikaisu. Ortokuvaus

Luento 3: Kuvahavainnot

Fotogrammetrian termistöä

(Petri Rönnholm / Henrik Haggrén, ) Luento 1: Opintojakson järjestäytyminen. Motivointia. Kertausta. Kuvamittauksen vaihtoehdot.

Luento 2: Kuvakoordinaattien mittaus

Luento 8: Kolmiointi AIHEITA. Kolmiointi. Maa Fotogrammetrian yleiskurssi. Luento-ohjelma

Luento 7 Stereokartoituskojeet Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento 13: Ympäristömallien tiedonkeruu

Luento 6: Stereo- ja jonomallin muodostaminen

Luento 10: Optinen 3-D mittaus ja laserkeilaus

Luento Fotogrammetrian perusteet. Henrik Haggrén

Luento 1 Fotogrammetria prosessina Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Teoreettisia perusteita II

zeniitti horisontti S O

Luento 3: Keskusprojektiokuvaus

Luento 9. Stereokartoituskojeet

Luento 13: Ympäristömallien tiedonkeruu

Maa Fotogrammetrian erikoissovellutukset (Close-Range Photogrammetry)

Kaupunkimallit

Fotogrammetrian kartoitusprosessit. Henrik Haggrén

Luento 5. Stereomittauksen tarkkuus Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento 4: Kiertomatriisi

1) Maan muodon selvittäminen. 2) Leveys- ja pituuspiirit. 3) Mittaaminen

LASERKEILAUKSEEN PERUSTUVA 3D-TIEDONKERUU MONIPUOLISIA RATKAISUJA KÄYTÄNNÖN TARPEISIIN

Luento 7 Stereokartoituskojeet Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento 1: Fotogrammetria? Opintojakson sisältö ja tavoitteet.

Maanmittauslaitoksen ilmakuva- ja laserkeilausaineistot ktjkii-päivä

Luento 1 Koko joukko kuvia! Moniulotteiset kuvat Maa Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

MAA-C2001 Ympäristötiedon keruu

kymmenjärjestelmä-käsitteen varmentaminen, tutustuminen 60-järjestelmään kellonaikojen avulla

Puun geometrisen laatutiedon mittaukset monikameramenetelmällä

FOTOGRAMMETRINEN PISTETIHENNYS

Osoita, että kaikki paraabelit ovat yhdenmuotoisia etsimällä skaalauskuvaus, joka vie paraabelin y = ax 2 paraabelille y = bx 2. VASTAUS: , b = 2 2

Ilmaisia ohjelmia laserkeilausaineistojen käsittelyyn. Laserkeilaus- ja korkeusmalliseminaari Jakob Ventin, Aalto-yliopisto

Luento 9: Ortokuvien tuottaminen

KESKEISET SISÄLLÖT Keskeiset sisällöt voivat vaihdella eri vuositasoilla opetusjärjestelyjen mukaan.

LIITE 1(5) TYÖOHJELMA NUMEERISEN KAAVAN POHJAKARTAN LAATIMINEN. 1. Tehtävän yleismäärittely

Matematiikka vuosiluokat 7 9

Luento 4 Kolmiulotteiset kuvat. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

3D-kuvauksen tekniikat ja sovelluskohteet. Mikael Hornborg

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Projektisuunnitelma

EUREF-FIN JA KORKEUDET. Pasi Häkli Geodeettinen laitos

Oppilas vahvistaa opittuja taitojaan, kiinnostuu oppimaan uutta ja saa tukea myönteisen minäkuvan kasvuun matematiikan oppijana.

Luento 7: 3D katselu. Sisältö

Referenssiprojektit Suomessa

Matterport vai GeoSLAM? Juliane Jokinen ja Sakari Mäenpää

Maa Kameran kalibrointi. TKK/Fotogrammetria/PP

TERRASOLID Point Cloud Intelligence

origo III neljännes D

5. Grafiikkaliukuhihna: (1) geometriset operaatiot

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 1: Moniulotteiset integraalit

3 Suorat ja tasot. 3.1 Suora. Tässä luvussa käsitellään avaruuksien R 2 ja R 3 suoria ja tasoja vektoreiden näkökulmasta.

Luento 4: Kolmiointihavainnot

Koordinaatistot 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaaliluvut

Riemannin pintojen visualisoinnista

Teoreettisia perusteita I

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Fotogrammetrisen kartoituksen opintojaksot

Kaupunkimallit. Tilanne Vantaalla. Kimmo Junttila Sami Rapo

Luento 6 Mittausten suunnittelu II. erikoissovellukset

TIETOTEKNIIKAN OSASTO. Marko Seppälä YMPÄRISTÖN 3D-MALLINTAMINEN QUADROKOPTERILLA KUVATUN 2D-VIDEON POHJALTA

Ilmakolmioinnin laadunvalvonta fotogrammetristen pintamallien ja laserkeilausaineiston avulla

Luento 3: 3D katselu. Sisältö

ETRS89- kiintopisteistön nykyisyys ja tulevaisuus. Jyrki Puupponen Kartastoinsinööri Etelä-Suomen maanmittaustoimisto

Corona-kuvan oikaisu karttaprojektioon


Vektorien pistetulo on aina reaaliluku. Esimerkiksi vektorien v = (3, 2, 0) ja w = (1, 2, 3) pistetulo on

Lahden kaupungin N2000- korkeusjärjestelmävaihdos. Petri Honkanen, Lahden kaupunki Tekninen- ja ympäristötoimiala,maankäyttö

2016/06/21 13:27 1/10 Laskentatavat

Punkalaidun Mäenpää Lunteenintie arkeologinen valvonta vanhalla Huittinen Punkalaidun Urjala tielinjalla 2014 Timo Sepänmaa Antti Bilund

NUMEERISET ILMAKUVAT TAIMIKON PERKAUSTARPEEN MÄÄRITTÄMISESSÄ

Tammela Kellarinmäki muinaisjäännöskartoitus 2013

Espoo Jorvi Glims 20 kv ilmajohtolinjan pylväspaikkojen konekaivuun valvonta 2013

Mittausten suunnittelu I

Taso 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste, suora

Mäntyharju Kallavesi ja Korpijärvi ranta-asemakaava-alueiden muinaisjäännösinventointi 2013

Lataa Perspektiivikuvan geometriset perusteet - Simo Kivelä. Lataa

PIKSELEITÄ JA PISTEPILVIÄ - KUVAUKSEN UUDET ULOTTUVUUDET

Maastomalliohje ja Maastotietojen hankinnan toimintaohje Matti Ryynänen

MAA5 Vektori, Opintokortti

Insinöörimatematiikka D

Transkriptio:

Luento 5 Mittakuva 1

Aiheita Mittakuva Muunnokset informaatiokanavassa. Geometrisen tulkinnan vaihtoehdot. Stereokuva, konvergentti kuva. Koordinaatistot. Kuvien orientoinnit. Sisäinen orientointi. Ulkoinen orientointi. Pystykuva. Viistokuva. Oikaistu kuva. Mittakaava ja mittakaavaluku. Maastovirhe. Korkeusmalli. Georeferointi. Ilmakuva, ortokuva. Ortokuvan tuottaminen. Ortokartoitus. 2

Muunnokset informaatiokanavassa I Kolmiulotteinen kohde voidaan dokumentoida esittämällä se 2-D kuvina tai 3-D malleina. Dokumentointi edellyttää kohteen 3-D geometrian havaitsemista ja mittaamista. Fotogrammetriassa tämä perustuu kohteen valokuvaamiseen ja sen rekonstruoimiseen näiltä valokuvilta. Rekonstruointi voidaan jakaa geometrisiin ja radiometrisiin muunnoksiin, jotka eivät suinkaan ole toisistaan riippumattomia. 3

Muunnokset informaatiokanavassa II Tässä yhteydessä keskitytään kuitenkin tarkastelemaan lähinnä geometrisia muunnoksia kohteen ja mallin välisesssä informaatiokanavassa. Vastaavasti voitaisiin käsitellä myös kohteen värejä ja pinnan tekstuuria. Kun kohteesta rekonstruoituun pintamalliin liitetään tekstuuri, puhutaan ortokuvasta tai fotorealistisesta 3-D mallista. 4

Muunnokset informaatiokanavassa 1 5

Perspektiivinen muunnos 3-D kohde muunnetaan 2-D kuviksi. Muunnos tehdään optisesti, yleensä keskusprojektiokuvauksena. Yhden kuvan kuvasisällön määrittää sen perspektiivi eli projektiokeskuksen sijainti kohteen suhteen. Perspektiivi talletetaan kuvaamalla se eli leikkaamalla projektiokeskuksen kautta kulkeva valonsädekimppu kuvatasolla. Saman valonsädekimpun uudet samanaikaiset tasoleikkaukset eivät voi sisältää kohteesta mitään geometrista lisätietoa. Fotogrammetrian yleisessä tapauksessa käytetäänkin vähintäin kahta eri perspektiivistä talletettua kuvaa kohteesta. 6

Muunnokset informaatiokanavassa 2 7

Projektiivinen muunnos 2-D kuva muunnetaan toiseksi 2-D kuvaksi. Muunnos voi käsittää latentin valokuvan kehittämisen näkyväksi kuvaksi - filmille, videolle, tietokoneen näytölle - ja sen perimmäisenä tarkoituksena on tehdä kuvasta tulkintakelpoinen. Muunnos voi olla projektiivinen, eli kuva voidaan projisioida vinolle tasolle, tai sen sivusuhteita voidaan muuntaa. Näillä muunnoksilla ei kuitenkaan voida muuttaa kuvan alkuperäistä perspektiiviä. Yleisin projektiivinen muunnos käsittää tätänykyä kuvan digitoimisen. 8

Muunnokset informaatiokanavassa 3 9

Rekonstruktiivinen muunnos 2-D kuvat muunnetaan kohteen 3-D kuvaksi. Muunnos ratkaistaan matemaattisesti. Jos kuvat on digitoitu, kohdemalli on useimmiten digitaalinen. Digitaalisesta kohdemallista voidaan tuottaa myös analoginen malli, valokuva - tai kuva uudesta perspektiivistä. Matemaattinen muunnos 2-D kuvista 3-D kohdemalliksi toteutettiin aiemmin optisesti tai mekaanisesti erityisesti tähän tarkoitukseen kehitetyillä stereokartoituskojeilla. 10

Mt. Aron, kuva ja malli (Kuva: Saara Mattila, TKK) 11

Stereo photogrammetric reconstruction 12

Mittakuva (Halonen, 1965) 13

Piirtovirhe (Halonen, 1965) 14

Piirtovirhe 15

Piirtovirhe 16

Piirtovirheetön kuva (Pöntinen, 1998) 17

TKK korjaamaton 18

TKK korjattu 19

Kalibrointi (Kuva: Geodeettinen laitos) 20

Suorat suorina (Kuva: Pöntinen ja Kukko) 21

Kuva: Albertz, 2001 Kuvaus 22

Koordinaatistot 23

Kohteen kuvaus 24

Kohde ja kamera 25

Kuvaus kuvatasolle 26

Kuvaus kuvaparille 27

Kuvaus kuvaparille 28

Geometrisen tulkinnan vaihtoehdot Yksinkertaisin tulkintatilanne on silloin, kun kohde on taso ja tämä taso on yhdensuuntainen kuvatason kanssa. Tällöin kuva ja kohde ovat yhdenmuotoiset. Kohteen geometriset suhteet muuntuvat kuvauksesta toiseen lineaarisesti. Kuvalle voidaan määrittää yksi mittakaavaluku, jolla kerrottuna kaikki kuvahavainnot voidaan muuntaa kohteen geometrisia suhteita vastaaviksi. Mittakaavaluvun määrittämiseen riittää yksi kuvalta havaittu etäisyys, jonka pituus on tunnetaan myös kohteessa. 29

Geometrisen tulkinnan vaihtoehdot II Jos kohde on taso, mutta kuvan suhteen vino, kohteen ja sen kuvauksen projektiivinen suhde on murtolineaarinen. Suoralla olevien janojen suhteiden suhde säilyy (kaksoissuhde). Tasolla havaittujen kohteiden muoto voidaan muuntaa kohteen geometrisia suhteita vastaavaksi, mikäli kaksoisuhde on määritetty kahden erisuuntaisen suoran suunnassa. Projektiivinen muunnos määritetään havaitsemalla kuvalta vähintään neljä pistettä, joiden koordinaatit tunnetaan kohteessa. 30

Projektiivinen oikaisu (Oikaistu kuva: Pöntinen, 1999) 31

Geometrisen tulkinnan vaihtoehdot III Jos kohde on kolmiulotteinen, sen muotoa ei voi määrittää yksinomaan yhden kuvan havainnoin. Fotogrammetrian yleinen ratkaisu on käyttää kolmiulotteisen kohteen rekonstruoimiseen kahta tai useampaa kuvaa (stereokartoitus, pistetihennys, kolmiomittaus, kolmiointi). Rekonstruoiminen perustuu kuvien yht'aikaiseen projisioimiseen. 32

Geometrisen tulkinnan vaihtoehdot IV Jos kuvia on vain yksi, kohteen kolmiulotteisuuden ratkaisemisen täytyy perustua joko "ilmiselviin" olettamuksiin tai muihin täydentäviin havaintoihin (yksikuvamittaus). Rakennuksesta voidaan olettaa, että se on suorakulmainen, jolloin sen seinät voidaan kartoittaa projisioimalla ne särmiön pinnalle yhdeltäkin kuvalta (kuvan oikaisu). 33

Geometrisen tulkinnan vaihtoehdot V Kolmiulotteisen mittaamisen muita vaihtoehtoja ovat geodeettiset mittaukset, erilaiset optiset ja mekaaniset 3-D koordinaattimittaukset, ja uusimpana etäisyyskuvaukset (laserkeilaus) Vastaavasti täydennyskartoitus ja maastotietokannan ajantasaistus voidaan perustaa aiemmin mitattuun maanpinnan korkeusmalliin (monoplotting, yksikuvakartoitus). Tällöin kartoitus tehdään joko ortokuvalta tai kuvalta, joka on projisioitu pintamallille. 34

Stereo- ja konvergenttikuvaus 35

Stereokuva (Tuula Hannonen, 1996) 36

Stereokuva 37

Konvergenttikuva 38

Konvergenttikuva (Tuula Hannonen, 1996) 39

Konvergenttikuva 40

Sisäinen orientointi (Halonen, 1965) 41

TKK sisäinen orientointi 42

Ulkoinen orientointi 43

Keskusprojektio 44

Pakopiste 45

Pääpiste, horisontti, kuvanadiiri 46

Nadiiri ja zeniitti 47

Lintuperspektiivi 48

Sammakkoperspektiivi 49

Pystykuva 50

Viistokuva 51

Keskusprojektion mittakaava 52

Keskusprojektio (Halonen, 1965) 53

Mittakaava ja mittakaavaluku 54

Hanko, satelliittikuva KFA-1000 (f = 1011 mm) 55

Hanko, kartta 56

Mittakaava 57

Mittakaavan projektiovirhe vinolla tasolla 58

Maastovirhe 59

Korkeusmalli 60

Ilmakuva 61

Ortokuva Ortokuva 62

Tosiortokuva 63

Ilmakuvapari stereokuvana 64