Absolute Orientierung

Aus fokus-gmbh-leipzig.de
Wechseln zu: Navigation, Suche

Das Modellkoordinatensystem wurde mit beliebiger Lage, Orientierung und Maßstab durch relative Orientierung berechnet. Unter Verwendung von Passpunkten, Massstäben und/oder Basislängen transformiert die absolute Ausrichtung das Modellkoordinatensystem in das übergeordnete Objektkoordinatensystem.

Mindestens sieben bekannte Parameter (drei Translationen, drei Rotationen und ein Skalierungsfaktor) sind erforderlich, da die absolute Orientierung eine Helmert-Transformation durchführt. Diese Information kann z.B. von mindestens drei absoluten Orientierungen unter Verwendung gut verteilter Passpunkte, bekannter Strecken oder Stereo-Basis.

Das Werkzeugfenster Absolute Orientierung

Um auf das Werkzeugfenster Absolute Orientierung zuzugreifen, müssen Sie entweder die Schaltfläche Absolute Orientierung 3DIconMeasure AbsOri.png in der Werkzeugleiste Orientierung oder im Werkzeugfenster Relative Orientierung drücken, nachdem Sie die relative Orientierung erfolgreich durchgeführt haben.
Das Werkzeugfenster Absolute Orientierungöffnet sich:

3D AbsOri ToolWin de.png
  1. Oben im Werkzeugfenster können Sie zwischen drei Registerkarten wählen:
    • Objektkoordinaten: Wenn Sie die absolute Ausrichtung basierend auf Passpunkten (3D-Objektkoordinaten) berechnen möchten, wählen Sie diese Registerkarte aus (vgl. unten).
    • Skalieren/Drehen : Wenn Sie die absolute Orientierung basierend auf bekannten Entfernungen (entweder am Objekt oder der Kamerabasis) berechnen möchten) wählen Sie diese Registerkarte (vgl. unten.
    • Resultierende Koordinaten: Zeigt die berechneten Objektkoordinaten an, die sich aus der Berechnung auf einer der beiden zuvor beschriebenen Registerkarten ergeben.
  2. Kreuzen Sie das Kontrollkästchen "Verbindungskoordinaten ausschalten" an.
  3. Die Tabelle zeigt den Parameter der äußeren Ausrichtung:
    • x0, y0, z0: Die drei Koordinaten geben das Projektionszentrum der Kameras im Objektraum an.
    • phi ([math]\varphi[/math]), omega ([math]\omega [/math]), kappa ([math]\kappa[/math]): Die Drehwinkel beschreiben die Ausrichtung der Kameras im Objektraum. Hier ist [math]\varphi[/math] die Drehung um die z-Achse, [math]\omega[/math] eine Drehung um die x-Achse und [math]\kappa[/math] eine Drehung um das y -Achse gegen den Uhrzeigersinn gemessen.
  4. Im Abschnitt Modelleigenschaften werden die folgenden für Ihr Modell berechneten Werte angezeigt:
    • Kamerabasis: der Abstand zwischen den Kameras während der Bildaufnahme;
    • Durchschnittliche Kameraentfernung: Die durchschnittliche Entfernung zwischen Kamera und Objekt.
    • Kameraentfernung: Die Entfernung zwischen Kamera und Objektpunkt, die mit dem Pulldown-Menü ausgewählt wurde.
    • Verhältnis von Kamerabasis zu Kameraentfernung: Das Verhältnis von Kamerabasis zu ausgewähltem Objektpunkt wird angegeben.
    • Pixelgröße [mm]: Die Pixelgröße am ausgewählten Objektpunkt wird angezeigt.
    • Modellmaßstab: Der Modellmaßstab am ausgewählten Objektpunkt wird angezeigt.
  5. Wählen Sie einen Punkt in Ihrem Stereoprojekt aus, den Sie als Startpunkt beim Öffnen Ihres Stereomodells verwenden möchten. Drücken Sie nun die Taste Save Model..., um das Stereomodell zu speichern und
Achtung Achtung: Wenn Sie einen Verknüpfungspunkt für den Aufnahmeabstand ausgewählt haben, werden alle Textfelder für die Modelleigenschaften möglicherweise mit einem Fragezeichen gefüllt. Wechseln Sie zuerst zu einem normalen Passpunkt und kehren Sie dann zum Verknüpfungspunkt zurück. Die Textfelder werden nun mit den Eigenschaften ausgefüllt.

Die Registerkarte Objektkoordinaten - Absolute Orientierung über Objektkoordinaten

Gehen Sie zur Registerkarte Objektkoordinaten, wenn Sie eine absolute Ausrichtung des Stereopaars anhand von Objektkoordinaten vornehmen möchten. Im Eingabefeld oben sehen Sie die aktuell geladene Koordinatendatei. Klicken Sie auf die Schaltfläche ..., wenn Sie zusätzliche Punkte laden möchten.

  1. Die Registerkarte Objektkoordinaten des Werkzeugfensters listet nur die geladenen Objektpunkte (Passpunkte) auf, für die Bildkoordinaten während der relativen Orientierung gemessen wurden.
    Merke Merke: Um eine absolute Orientierung durchzuführen, müssen Sie Modellkoordinaten für mindestens drei der geladenen Objektpunkte bestimmen. Dies bedeutet, dass für diese Punkte Bildkoordinaten gemessen werden müssen.
  2. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf Calculate, um eine absolute Orientierung durchzuführen. Klicken Sie auf Log, um die Logdatei zu öffnen.
  3. Nachdem die absolute Orientierung berechnet wurde, können Sie sich den Orientierungsparameter anzeigen lassen (für weitere Einzelheiten siehe oben).
  4. Nach der Berechnung können Sie sich die Eigenschaften des Stereomodells im Werkzeugfenster Absolute Orientierung anzeigen lassen (für weitere Einzelheiten siehe oben).
  5. Durch Drücken der Taste Modell speichern... wird das Modell gespeichert (für weitere Details vgl. oben).
Merke Merke: Die Verbesserung der einzelnen Punkte (Protokoll Absolute Orientierung) sollten innerhalb des erforderlichen Genauigkeitsbereichs liegen. Ist dies nicht der Fall sollten Sie nach fehlerhafte Punkte, z.B. Vertauschung der Koordinaten, suchen bzw. Punkte, die große Verbesserungen aufweisen, in der Tabelle "Objektkoordinaten" deaktivieren, und die Berechnung neu starten.

Die Registerkarte Skalieren/Drehen

Über diese Registerkarte können Sie die absolute Orientierung auf der Grundlage bekannter Entfernungen berechnen

  • im Objektraum oder
  • die Kamerabasis.

Absolute Orientierung anhand bekannter Abstände im Objektraum

3D AbsOri Scale de.png

Gehen Sie zur Registerkarte Skalieren/Drehen, wenn Sie eine absolute Orientierung des Stereobildpaars mit einem bekannten Abstand im Objektraum durchführen möchten.

  1. Abschnitt 1 dieser Registerkarte besteht aus drei Teilen:
    • Maßstab / Basis
      • Geben Sie im Eingabefeld Stecke [m] die Länge einer Strecke zwischen zwei vor Ort gemessenen markanten Punkten ein
      • Wählen Sie die Option Skalieren und wählen Sie die beiden Endpunkte des Abstands aus den Dropdown-Listen Punkt 1 und Punkt 2.
        Merke Merke: Diese beiden Punkte müssen als Modellkoordinaten vorhanden sein. Dies bedeutet, dass Bildkoordinaten für beide gemessen werden müssen.
    • Horizontale Drehung: Mit den Kontrollkästchen Drehung und Horizontierung steuern Sie die Orientierung des Objektkoordinatensystems.
      • Wenn das Kontrollkästchen Drehung deaktiviert ist, sind alle anderen Optionen ausgegraut. Das Objektkoordinatensystem wird durch einfaches Skalieren des Modellkoordinatensystems erstellt. Der Ursprung bleibt gleich.
      • Wenn das Kontrollkästchen Drehung aktiviert ist und alle anderen Optionen deaktiviert sind, verläuft die xy-Ebene des Modellkoordinatensystems parallel zur xy-Ebene des Objektkoordinatensystems. Sie müssen außerdem einen linken und einen rechten Punkt über das Pulldown-Menü auswählen. Dabei wird die Orientierung des Objektkoordinatensystems auf den linken Punkt gesetzt und die x-Achse parallel dazu gedreht.
      • Wenn Sie zusätzlich das Kontrollkästchen "Horizontierung" aktivieren, werden die beiden Punkte als horizontaler Abstand in der xz-Ebene verwendet. Sie können jetzt auch die Neigung bestimmen (siehe unten).
    • Vertikale Neigung: Um auf diesen Teil der Registerkarte zuzugreifen, müssen Sie zuerst die Kontrollkästchen Drehung und Neigung aktivieren.
      Hier können Sie zwischen zwei Optionen wählen: Strecke und 1 Punkt.
      • Markiere Strecke und wähle den oberen Punkt und den unteren Punkt auf der Lotlinie, wenn die Vertikale auf einer anderen Ebene als der xz-Ebene liegt.
      • Wenn Sie "1 Punkt" ausgewählt haben, können Sie einen Punkt auswählen, der auf derselben Ebene liegt wie die beiden Punkte, die zum Nivellieren des Modells verwendet werden, entweder darunter oder darüber.
  2. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf berechnen, um die absolute Orientierung zu berechnen (Einzelheiten siehe oben).
    Nach der Berechnung können Sie die Protokolldatei öffnen, indem Sie Protokoll drücken.
  3. Nachdem die absolute Orientierung berechnet wurde, können Sie den Orientierungsparameter anzeigen (für weitere Einzelheiten siehe oben).
  4. Nach der Berechnung können Sie die Eigenschaften des Stereomodells im Werkzeugfenster Absolute Orientierung betrachten (für weitere Einzelheiten siehe oben).
  5. Durch Drücken der Taste Modell speichern... wird das Modell gespeichert (für weitere Details siehe oben).

Absolute Orientierung mit der Stereobasis

3D AbsOri CamBase de.png

Wenn Sie Ihre Bilder mit auf einer festen Kamera-Stereoleiste montierten Kameras aufgenommen haben, können Sie die absolute Orientierung mit einer Kamerabasislinie durchführen. Gehen Sie dazu zum Reiter Maßstab/Drehung im Werkzeugfenster Absolute Orientierung.

  1. Wählen Sie im Bereich Maßstab / Basis der Registerkarte die Option Basis und geben Sie die Länge Ihrer Kamera-Stereoleiste ein. Die folgenden Einstellungen in diesem Teil der Registerkarte stimmen mit den oben beschriebenen Einstellungen für die absolute Orientierung mit bekannten Abständen im Objektraum überein.
  2. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf berechnen, um die absolute Orientierung zu berechnen (Einzelheiten siehe oben).
    Nach der Berechnung können Sie die Protokolldatei öffnen, indem Sie Protokoll drücken.
  3. Nachdem die absolute Orientierung berechnet wurde, können Sie den Orientierungsparameter anzeigen (für weitere Einzelheiten siehe oben).
  4. Nach der Berechnung können Sie die Eigenschaften des Stereomodells im Werkzeugfenster Absolute Orientierung betrachten (für weitere Einzelheiten siehe oben).
  5. Durch Drücken der Taste Modell speichern... wird das Modell gespeichert (für weitere Details siehe oben).

Die Registerkarte Rrgebniskoordinaten

Die Ampelfärbung dieser Zeilen entspricht dem der Modellkoordinaten-Registerkarte der relativen Orientierung-Werkzeugsfenster. Die Tabelle zeigt sowohl die aus den Modellkoordinaten transformierten Objektkoordinaten an als auch den mittleren Fehler (mx, my, mz).

Bildkoordinaten im Auswertungsfenster

Messen Sie mit der verfügbaren Messwerkzeuge aus der Orientierungs-Werkzeugsleiste identische Punkte (Verknüpfungsungspunkte) in beiden Bildern. Diese werden als Sensorkoordinaten (Zeilen und Spalten) gespeichert und müssen keine durch Vermessung ermittelte Passpunkte sein. Sie werden auf der Registerkarte Bildkoordinaten des Werkzeugfensters aufgelistet.

Merke Merke: Die Bildkoordinaten von automatisch gemessenen Verbindungspunkten unterscheiden sich von den manuell in einem Bild gemessenen, z. B. Passpunkten oder anderen homologen Punkten, durch ein C-Präfix.

Die Bildpunkte im Auswertungsfenster sind wie folgt gefärbt:

GreenCross.png grünes Kreuz Bildkoordinaten wurden gemessen und für die Berechnung von Transformationsparametern aktiviert;
YellowCross.png gelbes Kreuz Bildkoordinaten wurden noch nicht gemessen, aber mit dem aktuellen Transformationsparameter wird die Position des Punkts im Bild berechnet;
BlueCross.png blaues Kreuz Bildkoordinaten wurden gemessen und zur Berechnung von Transformationsparametern deaktiviert.
GreenCross.png rotes Kreuz zeigt die Verbesserung der gemessenen Bildkoordinaten nach absoluter Orientierung.

Zusätzliche mit der absolute Orientierung erstellte Dateien

Zusätzliche Dateien, die durch absolute Ausrichtung erstellt wurden, werden im jeweiligen Modellordner des Ausrichtungsprojekts gespeichert: .. \ PROJEKTNAME \ ORI \ MODELLNAME.

Die Objektkoordinatendatei MODEL_X_O.PKO

In dieser Datei sind die aus den Modellkoordinaten transformierten Objektkoordinaten mit den Parametern der absoluten Orientierung und ihrem mittleren Fehler (mx, my, mz) aufgelistet. Die Datei MODEL_X_O.PKO enthält dieselben Informationen wie die Tabelle Ergebnisskoordinaten des Werkzeugfensters Absolute Orientierung. Die Tabelle enthält keine Überschrift und die Spalten sind durch ein Leerzeichen getrennt:

  • Punkt Nr. : Hier wird eine 8-stellige lange Nummer verwendet. Die letzten Ziffern dieser Nummer entsprechen der Zahl, die bei der Messung der Bildkoordinaten eingegeben wurde. Für automatisch gemessene Verbindungspunkte wird eine neunstellige Zahl verwendet. Die erste Ziffer ist eine 1, die angibt, dass der Punkt ein Verbindungspunkt ist.
  • x-Koordinate [m]: Die transformierte x-Koordinate im Objektkoordinatensystem.
  • y-Koordinate [m]: Die transformierte y-Koordinate im Objektkoordinatensystem.
  • Z-Koordinate [m]: Die transformierte Z-Koordinate im Objektkoordinatensystem.
  • mx [m]: der Mittelwert der x-Koordinate im Objektkoordinatensystem.
  • my [m]: der Mittelwert der y-Koordinate im Objektkoordinatensystem.
  • mz [m]: der Mittelwert der z-Koordinate im Objektkoordinatensystem.
  • xxx
  • xxx

Die Protokolldatei MODEL_X_ABSOR.DAT

In der Datei MODEL X_ABSOR.DAT werden alle zutreffenden Daten und Parameter zur absoluten Orientierung protokolliert. Sie erstellen diese Datei, indem Sie die Schaltfläche Protokoll im Abschnitt 2 des Werkzeugfensters drücken.

  • Anzahl identischer Punkte im Stereobildpaar zur absoluten Orientierung,
  • Beobachtungen - unbekannt - Redundanz: Anzahl der verwendeten Verbindungspunkte,
  • Modellkoordinaten / Objektkoordinaten: Die Tabelle gibt die Koordinaten für alle zur Berechnung verwendeten Punkte im Modellraum sowie im Objektraum an; zusätzlich sind die Koordinaten in beiden für den Schwerpunkt des Modells angegeben.
  • Ergebnisse der Verbesserung: Diese Tabelle zeigt die Verbesserungen (vx, vy, vz [m]) der Objektkoordinaten. Diese sollten innerhalb des Genauigkeitsbereichs der Passpunkte liegen, der beim Einrichten des Modells definiert wurde.
    • Verbesserungen: Diese Tabelle zeigt die Verbesserungen (vx, vy, vz [m]) der Objektkoordinaten. Diese sollten innerhalb des Genauigkeitsbereichs der Passpunkte liegen, der beim Einrichten des Modells definiert wurde.
    • Standardabweichung der Modellkoordinaten : Die Standardabweichung der Modellkoordinaten nach einer bestimmten Anzahl von Iterationen wird angezeigt.
    • Unbekannt ausgeglichen: Hier werden die Parameter für Translation, Rotation und Skalierungsfaktor vom Modellkoordinatensystem zum Objektkoordinatensystem angegeben.
  • transformierte Objektkoordinaten: Diese Tabelle zeigt die in Objektkoordinaten transformierten Modellkoordinaten.