Relative Orientierung

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Relative Orientierung Die räumliche Verschiebung und Drehung eines Bildes in Bezug auf seinen Stereopartner wird durch relative Orientierung in einem gemeinsamen lokalen Modellkoordinatensystem beschrieben. Es ist die erste Operation in der zweistufigen Ausrichtung eines Stereobildpaares [1]. Anschließend wird die absolute Orientierung durchgeführt. Ihre Aufgabe ist es, die Modellkoordinatensystem der relativen Orientierung in ein Objektkoordinatensystem zu transformieren.

Um die Relative Orientierung zu berechnen, müssen folgende Aufgaben zunächst durchgeführt worden sein:

Sie können das Orientierungsfenster des Stereobildpaars öffnen, indem Sie auf seinen Stereoprojekt-Knoten doppelklicken.

Wenn Sie noch keine absolute Ausrichtung durchgeführt haben, wird im rechten Bereich der Benutzeroberfläche automatisch das Werkzeugfenster Relative Ausrichtung geöffnet.

Das Werkzeugfenster Relative Orientierung

Das Werkzeugfenster Relative Orientierung.
  1. In diesem Fenster gibt es zwei Registerkarten:
    • die erste zeigt die Bildkoordinaten abhängig vom ausgewählten Bild (links oder rechts) im Auswertungsfenster,
    • die zweite zeigt die Modellkoordinaten des Modells.
    • Aktivieren Sie das Kontrollkästchen nur Koordinaten im Auswertungsfenster verwenden.
    • Geben Sie die verwendete oder angenäherte Kamerabasis ein (den Abstand zwischen den beiden Kameras).
    • Das farbige Feld vor der Schaltfläche berechnen zeigt den Status des Orientierungsprojekts an:
      • Grau.png - Die Bilder wurden bisher nicht orientiert.
      • Gelb.png - Die Bilder wurden bisher nur relativ orientiert.
      • Gruen.png - Die Bilder sind relativ und absolut orientiert.
    • Drücken Sie den Schalter berechnen, um die relative Orientierung des Stereoprojekts zu berechnen.
    • Klicken Sie auf die Schaltfläche Protokoll, um eine Protokolldatei mit allen relevanten Daten zu speichern, z. B. die Schätzung der Genauigkeit und Verbesserungen der einzelnen Punkte für die berechneten Modellkoordinaten und den Orientierungsparameter MODEL X_RELOR.DAT.
    • Drücken Sie dden Schalter Abs, um zum Werkzeugfenster Absolute Orientierung zu wechseln.
    • Im farbigen Feld rechts neben der Abs-Schaltfläche wird der durchschnittliche Punktfehler für die Modellkoordinaten unter Verwendung der Kamerabasis als Referenzentfernung angegeben. Die Hintergrundfarbe gibt einen Hinweis auf die Qualität der Orientierung, die von Rot über Orange und Gelb bis Grün reicht. Wenn das Feld grau ist und kein Wert angezeigt wird, wurde bisher keine Orientierung durchgeführt.
  2. Im Bereich Berechnen und Filtern entscheiden Sie, mit welcher Standardabweichung Sie die gemessenen Bildkoordinaten filtern möchten, um bessere Ergebnisse zu erzielen:
    • Geben Sie im Eingabefeld einen Faktor für die Standardabweichung ein.
    • Wählen Sie eine der Optionen ausschalten oder löschen der gefilterten Bildkoordinate.
      Achtung Achtung: Nachdem Sie löschen ausgewählt haben, können Sie das Löschen nicht mehr rückgängig machen.
    • Drücken Sie berechnen filtern, um die Werte außerhalb der Standardabweichung auszuschalten.
  3. Nach der Berechnung können Sie den Ausrichtungsparameter in der Tabelle für beide Bilder des Stereopaars anzeigen. Diese sind
    • die Koordinaten für den Ursprung des Bildkoordinatensystems im Modellkoordinatensystem;
    • die Drehwinkel φ (phi), ω (omega) und κ kappa,
    • schließlich die durch die innere Orientierung bestimmten Verzeichnungsparameter.
  4. Wählen Sie aus dem Pulldown-Menü die Punktnummer des Startpunkts aus, zu dem die Messmarke beim Öffnen des Modells verschoben werden soll. Drücken Sie die Schaltfläche Modell speichern ..., um das Modell und seine relative Orientierung zu speichern.

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Die Registerkarte Bildkoordinaten

Klicken Sie auf die erste Registerkarte, um eine Tabelle mit den im Bildstereopaar gemessenen Bildkoordinaten anzuzeigen. Jede Zeile enthält die folgenden Informationen:

  • die Verwendung des durch ein Symbol gekennzeichneten Punktes,
  • die Punktnummer,
  • die Bildkoordinate im Pixelkoordinatensystem des linken Bildes (Spalte und Zeile [px]),
  • die Bildkoordinate im Pixelkoordinatensystem des rechten Bildes (Spalte und Zeile [px]),.

Der Name des rechten Bildes, das zum Modell gehört, wird in der oberen Zeile der Registerkarte angegeben. Durch Drücken der Taste ... können Sie die Sensor/Pixel-Koordinaten für das linke Bild aus einem anderen bereits vorhandenen Bildstereopaar laden. Merke Merke: Dies beschleunigt die Arbeit, wenn Sie innerhalb eines Bildverbandes arbeiten..

Das Kontextmenü einer Bildkoordinate

  • Bildkoordinaten bearbeiten...
  • Linke Bildkoordinate umbenennen...
  • Rechte Bildkoordinate umbenennen...
  • Beide Bildkoordinaten umbenennen...

Es öffnet sich ein Dialog, in dem Sie entweder die linke, die rechte oder beide Bildkoordinaten umbenennen können.

  • Linke Bildkoordinate löschen...
  • Rechte Bildkoordinate löschen...
  • Beide Bildkoordinaten löschen...

Diese Funktion löscht entweder die linke, die rechte oder beiden Bildkoordinaten. Achtung Achtung: Sie werden weder um Bestätigung gebeten, noch kann diese Aktion wiederholt werden.

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Kennzeichnung der Bildkoordinaten

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 Punkte werden in der Spalte Nr. unterschiedlich gekennzeichnet:

ControlBox GCP red-cross.png (red) im linken Bild nicht gemessene Bildkoordinaten
ControlBox GCP magenta-cross.png (magenta) im rechten Bild nicht gemessene Bildkoordinaten
ControlBox GCP tick.png / ControlBox GCP untick.png für die Berechnungn an-/ausgeschaltetet Bildkoordinaten
Icon markGCP.png Es gibt Objektkoordinaten; diese wurden aber nicht im Stereobildpaar gemessen.

Sie können alle Bildkoordinaten an- / abwählen, indem Sie den Schalter alle Punkte ein/aus unterhalb der Tabelle drücken.

Die Registerkarte Modellkoordinaten

Das Ampelsystem zur Anzeige von Modellkoordinaten: Links vor dem Filtern um die doppelte Standardabweichung, rechts nach dem Filtern um die doppelte Standardabweichung.

Auf der Registerkarte Modellkoordinaten wird eine Liste der Modellkoordinaten (x [m], y [m], z [m]) für alle gemessenen Verbindungspunkte, die für die relative Ausrichtung verwendet werden, sowie deren mittlere Fehler und der Parallaxenfehler angezeigt.

Eine leicht zu interpretierende Ampelfarbkodierung hilft Ihnen bei der Entscheidung, welche Punkte verwendet werden sollen oder nicht. Beachten Sie die sich ändernden Ergebnisse des RSM und die anderen Punkte, wenn Sie die relative Ausrichtung bei deaktivierten Ausreißern neu berechnen. Um die relative Ausrichtung neu zu berechnen, klicken Sie im Bereich 2 des Werkzeugfensters auf die Schaltfläche berechnen.

Merke Merke: Eine effiziente und sehr effektive Möglichkeit, Ausreißer auszuschalten und die Ergebnisse der relativen Orientierung zu verbessern, besteht darin, eine Standardabweichung in Abschnitt 3 auszuwählen und die Punkte durch Drücken der Schaltfläche Filter berechnen entsprechend zu filtern.

Bildkoordinaten im Auswertungsfenster

Messen Sie mit den verfügbaren Messwerkzeugen aus der Orientierungssymbolleiste identische Punkte (Verknüpfungspunkte) in beiden Bildern. Diese werden als Sensorkoordinaten (Zeilen und Spalten) gespeichert und müssen keine durch Vermessung ermittelten Passpunkte sein. Sie werden auf der Registerkarte Bildkoordinaten des Werkzeugfensters aufgelistet.

Merke Merke: Die Bildkoordinaten von automatisch gemessenen Verbindungspunkten unterscheiden sich von denen, die manuell in einem Bild gemessen wurden, z. B. Passpunkten oder andere homologe Punkten, durch ein C-Präfixx.

Die Bildkoordinaten im Auswertungsfenster sind wie folgt gefärbt:

GreenCross.png grünes Kreuz Bildkoordinaten werden gemessen und zur Berechnung von Transformationsparametern aktiviert;
BlueCross.png blaues Kreuz Bildkoordinaten werden zur Berechnung von Transformationsparametern gemessen und deaktiviert.


Merke Merke: Wenn Sie die absolute Orientierung anhand von Passpunkten (Objektpunkten), die durch ein Aufmaß bestimmt wurden, müssen Sie die mit diesen Bildkoordinaten korrelierten Objektkoordinaten in beiden Bilder bestimmen (dazu werden mindestens drei Punkte benötigt. Die gemessenen Bildkoordinaten werden im Auswertefenster (in beiden Fenstern) entweder durch grünne (angeschaltet) oder blaue (ausgeschaltet) Kreuze angezeigt.

Merke Merke: Achten Sie unter Verwendung natürlicher Kontrollpunkte besonders darauf, dass diese Punkte sowohl am Objekt als auch im digitalen Bild gut definiert sind. Ein guter Punkt zeichnet sich durch hohen Kontrast und markante Lage aus. Sonst können sie weder am Objekt noch im Bild gut gemessen werden.

Merke Merke:
Position von Gruber Punkte. Verteilung der gemessenen Punkte, gut - links, schlecht - rechts.
Die Punkte verwendet werden, sollten entsprechend Gruber verteilt werden. Obwohl die Punkte gut verteilt sind, können auf den Zylinderoberflächen Probleme auftreten. Um eine Fehlerkontrolle zu gewährleisten, sollten 8 bis 10 Punkte gemessen werden, obwohl mindestens fünf ausreichen.

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Zusätzliche Dateien, die durch relative Orientierung erstellt wurden

Zusätzliche Dateien, die durch relative Orientierung erstellt wurden, werden im entsprechenden Modellordner des Orientierungsprojekts gespeichert: ..\PROJECT_NAME\ORI\MODEL_NAME.

Die Modellkoordinatendatei MODEL X_M.PKO

Die durch die relative Orientierung berechneten Modellkoordinaten werden im Modellordner gespeichert. Sie basieren auf den gemessenen Bildkoordinaten von Verknüpfungspunkten und Passpunkten. Die Datei MODEL X_M.PKO enthält dieselben Informationen wie die Tabelle Modellkoordinaten des Werkzeugfensters Relative Orientierung. Die Tabelle enthält keine Überschrift und die Spalten sind durch ein Leerzeichen getrennt:

  • Punktnr.: Hierfür wird eine 8-stellige Nummer verwendet. Die letzten Stellen dieser Nummer entsprechen der, die bei der Messung der Bildkoordinaten eingegeben wurden. Für automatisch gemessene Verknüpfungspunkte wird eine 9-stellige Nummer verwendet. Die erste Stelle ist eine 1, die zu erkennen gibt, das diese Nummer ein Verknüpfungspunkt ist.
  • x-Kordinate [m]: die berechnete x-Koordinate im Modellkoordinatensystem.
  • y-Koordinate [m]: die berechnete y-Koordinate im Modellkoordinatensystem.
  • z-Koordinate [m]: die berechnete z-Koordinate im Modellkoordinatensystem.
  • mx [m]: das Mittel der x-Koordinate im Modellkoordinatensystem.
  • my [m]: das Mittel der y-Koordinate im Modellkoordinatensystem.
  • mz [m]: das Mittel der z-Koordinate im Modellkoordinatensystem.
  • pz [m]: die z-Parallaxe.
  • py [m]: die y-Parallaxe.

Die Protokolldatei MODEL X_RELOR.DAT

In der Datei MODEL X_RELOR.DAT werden alle zutreffenden Daten und Parameter zur relativen Orientierung protokolliert. Sie erstellen diese Datei, indem Sie auf die Schaltfläche {swKey|Protokoll}} in Abschnitt 2 des Werkzeugfensters klicken.

  • Kameraparameter: Kameraparameter und Verzeichnungsparameter, die von der inneren Orientierung bestimmt wurden,
  • Beobachtungen - Unbekannte - Redundanz: number of used tie points,
  • gemessene Bildkoordinaten [mm]: die Bildkoordinaten für alle Punkte, die für die Berechnung herangezogen wurden, für das linke und rechte Bild im Bildkoordinatensystem,
  • berechnete Modellkoordinaten
    • X, Y, Z: die berechneten Modellkoordinaten (X, Y, Z) für alle Punkte im Modellkoordinatensystem,
    • mittlerer Fehler AglVor: der berechnete mitlere Fehler für die Modellkoordinaten (mx, my, mz) für jeden Punkt im Modellkoordinatensystem,
    • Parallaxe Modell / Bild: die z- und y-Parallaxe, die für jeden Punkt im Modellkoordinatensystem berechnet wurde,
  • Standardabweichung der y-Parallaxen im Bild: die Standardabweichung der y-Parallaxen im Bild.

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Die Dateien MODEL_X_LEFTIMG_M.AIC und MODEL_X_RIGHTIMG_M.AIC

Bildkoordinaten für alle Punkte (aktiviert oder nicht), die in einem der Stereopaar-Bildpartner im Bildkoordinatensystem gemessen wurden. Ein Backup der Datei wird in einer gleichnamigen Datei BAK gespeichert.

Die Dateien MODEL_X_LEFTIMG.BKO und MODEL_X_RIGHTIMG.BKO

Bildkoordinaten für alle Punkte (aktiviert oder nicht), die in einem der Stereopaar-Bildpartner im Bildkoordinatensystem gemessen wurden. Ein Backup der Datei wird in einer gleichnamigen Datei BAK gespeichert.

References

  1. Thomas Luhmann, Stuart Robson, Stephen Kyle, Jan Boehm: Close-Range Photogrammetry and 3D Imaging. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2014 - 702 pages. - Compare here: 4.3.3. Relative orientation, pp. 297-158.